sirt6和sirt1調(diào)控晝夜節(jié)律
本次解讀的文章是：Partitioning circadian transcription by SIRT6 leads to segregated control of cellular metabolism. Cell 2014 PMID: 25083875
全文基于設(shè)計完善的基因表達芯片實驗數(shù)據(jù)展開。
最重要的結(jié)論是；We report that SIRT6 defines the circadian oscillation of a distinct group of hepatic genes, different from the ones under SIRT1 control.
組蛋白去乙?；?/strong>背景知識
1999年，科學(xué)家在最簡單的真核生物釀酒酵母中發(fā)現(xiàn)了具有延長壽命的Sir2基因。后來，在小鼠等嚙齒類動物中，Sir2的同源基因SIRT6同樣被發(fā)現(xiàn)有此魔力(2012)。自此，SIRT6被科學(xué)界奉為經(jīng)典的“長壽基因”，成為人類掌控衰老速度的一個熱門突破口。
長壽基因SIRT6，是一種組蛋白去乙?；?/strong>，高表達該基因能明顯延長雄性小鼠的壽命。SIRT6在代謝平衡，炎癥，應(yīng)激反應(yīng)和基因組穩(wěn)定性方面起到了至關(guān)重要的作用。SIRT6是DNA修復(fù)過程中的關(guān)鍵蛋白，細胞缺失SIRT6將不能修復(fù)多種類型的DNA損傷，包括DNA雙鏈斷裂(DSB)和堿基切除修復(fù)（BER）。SIRT6或者染色質(zhì)重組蛋白SNF2H的缺失會影響重要的修復(fù)因子，如CtlP, Ku80, RPA, BRCA1和53BP1，的募集。
- 以色列古墓里安大學(xué)的Debra Toiber小組通過Nestin-Cre啟動子構(gòu)建了腦部特異性的SIRT6敲除小鼠。
- 麻省總醫(yī)院（MGH）癌癥中心報道Sirt6可通過抑制糖酵解途徑抑制腫瘤細胞的生。Cell, 2012
- 芝加哥大學(xué)研究團隊發(fā)現(xiàn)Sirt6可啟動cox-2信號從而抑制AMPK信號，促進損傷皮膚細胞的存活和皮膚癌的發(fā)生發(fā)展。Cancer Res, 201
- 杭州師范大學(xué)鞠振宇教授團隊對Sirt6基因敲除小鼠和正常小鼠的表達譜和組蛋白修飾譜進行分析，以探究Sirt6維持細胞干性的分子機制 Cell Stem Cell, 2016
其中，轉(zhuǎn)錄組芯片數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)（Sirt6+/+）小鼠和（Sirt6－/－）小鼠的差異表達基因在Wnt信號通路（與衰老相關(guān)的重要通路）顯著富集。詭異的是作者沒有做重復(fù)，而且使用的是Affymetrix Mouse Genome 430 2.0 Array芯片數(shù)據(jù)。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE73392
組蛋白去乙?；刚{(diào)控基因表達、細胞周期、細胞分化，對于治療癌癥等疾病有著巨大潛力。目前在人體中共發(fā)現(xiàn)了18種HDAC，根據(jù)序列同源性不同被分為4種類型：
- 第Ⅰ類HDAC1~3，8，主要分布在細胞核內(nèi)；
- 第Ⅱ類HDAC4~7，9，10；
- 第Ⅲ類為sirtuin蛋白家族，包括SIRT1~7
- 第Ⅳ類僅包含一個成員HDAC11.
去乙酰化酶（Sirt1-Sirt7）在哺乳動物中參與多個重要的細胞進程，如染色質(zhì)沉默、細胞周期調(diào)控、細胞分化和代謝等。不同的去乙?；刚{(diào)控相似的細胞進程，表明這些酶之間必然存在一種協(xié)調(diào)模式，然而去乙酰化酶家族成員間潛在的相互調(diào)控作用有待深入研究。
一般情況下，組蛋白的乙?；欣贒NA與組蛋白八聚體的解離，核小體結(jié)構(gòu)松弛，從而使各種轉(zhuǎn)錄因子和協(xié)同轉(zhuǎn)錄因子能與DNA結(jié)合位點特異性結(jié)合，激活基因的轉(zhuǎn)錄。
已知SIRT6針對H3K9和H3K56
表達芯片數(shù)據(jù)
都在 GSE57830 可以下載，使用的是 Affymetrix Mouse Gene 2.0 ST Array ，研究團隊在6個晝夜周期時間點(0, 4, 8, 12, 16 and 20h)取樣，分別是SIRT1,SIRT6突變以及WT小鼠，每個處理組合都有3個重復(fù)，所以是72個樣本數(shù)據(jù)。
然后分析后把值得關(guān)注基因分成4組：
- group 1 represents genes that oscillate in WT (SIRT6) liver and whose oscillation is dampened/disrupted in SIRT6 knockout (KO) mice. (691 genes)
- Group 2 represents genes that oscillate in SIRT6 KO, but not in their corresponding WT littermates. (779 genes)
- Group 3 represents genes that oscillate in WT (SIRT1) liver and whose oscillation is dampened/disrupted in SIRT1 KO mice (SIRT1 KO). (703 genes)
- Group 4 respresents genes that oscillate in SIRT1 KO, but not in their corresponding WT littermates.(1126 genes)
有趣的是，作者整理并不是使用常規(guī)的差異基因?qū)ふ曳椒?，因為分組太多，而是來自于 J Biol Rhythms. 2010 Oct;文章：JTK_CYCLE: an efficient nonparametric algorithm for detecting rhythmic components in genome-scale data sets 的統(tǒng)計方法。
p值小于0.01的基因如下圖所示：
有了這些基因集，后續(xù)的各種數(shù)據(jù)庫注釋及生物學(xué)故事的完善就比較容易了。
依賴于SIRT1/6的共有周期節(jié)律相關(guān)基因有160個，如下所示
同樣可以進行GO/KEGG數(shù)據(jù)庫注釋
Top ten GO terms (molecular function, biological process, and cellular component) were selected based on a 0.01 p value cutoff using DAVID.
使用R重復(fù)該數(shù)據(jù)處理流程
值得注意的是作者使用的JTK_Cycle統(tǒng)計方法，源代碼的確是R寫的，但是下載地址在：https://s3-us-west-2.amazonaws.com/oww-files-public/8/88/JTKversion3.zip
里面有測試數(shù)據(jù)，需要耗費一點時間來學(xué)。
3.1K Jul 13 2011 Example1_annot.txt
82K Jul 13 2011 Example1_data.txt
4.7K Jul 13 2011 Example2_annot.txt
43K Jul 13 2011 Example2_data.txt
309B Sep 15 2011 Example3_annot.txt
4.3K Sep 15 2011 Example3_data.txt
41K Sep 19 2015 Example4_data.txt
2.2K Sep 19 2015 Example5_data.txt
24K Sep 21 2015 JTK Users Guide (v3).docx
49K Sep 19 2015 JTK.Example1.rda
94K Sep 19 2015 JTK.Example1.txt
24K Sep 19 2015 JTK.Example2.rda
55K Sep 19 2015 JTK.Example2.txt
3.5K Sep 21 2015 JTK.Example3.rda
6.1K Sep 21 2015 JTK.Example3.txt
52K Sep 21 2015 JTK.Example4.txt
2.6K Sep 21 2015 JTK.Example5.txt
13K Sep 21 2015 JTK_CYCLEv3.1.R
886B Sep 21 2015 Run_JTK_CYCLE (Example1).R
1.1K Sep 21 2015 Run_JTK_CYCLE (Example2).R
956B Sep 21 2015 Run_JTK_CYCLE (Example3).R
1.9K Sep 21 2015 Run_JTK_CYCLE(Example4&5).R
然后本文章附帶的數(shù)據(jù)，很容易通過GEO下載。
代碼會同步更新在：https://github.com/jmzeng1314/GEO/tree/master/task3
（文章轉(zhuǎn)自jimmy的2018年閱讀文獻筆記）
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