[发明专利]一种PncA优化基因及应用

说明书

本发明公开本发明公开了一种PncA优化基因及应用，通过对PncA基因进行改造，让其在哺乳类动物细胞(包括人)中进行表达，发现其可以提高受体细胞的NAD+水平，利用PncA抑制剂处理中年小鼠可以降低小鼠肝脏、肠道和海马中的NAD+水平，进一步通过构建PncA过表达和PncA敲除的大肠杆菌定植到小鼠中以及构建在肝脏中特异性表达PncA的腺相关病毒，进一步观察到了PncA基因对小鼠肝脏NAD+合成的显著影响。并且通过饮食诱导的非酒精性脂肪肝小鼠模型验证了特异性在肝脏过表达PncA蛋白可以提高肝脏NAD+水平，逆转脂肪肝疾病表型。通过将其过表达在各组织、器官，以提高各组织、器官的NAD+水平，最终达到抗衰老的目的。因此，本发明显示了PncA优化基因在衰老领域中的潜在应用价值。

技术领域

本发明涉及医药技术领域，具体是一种PncA优化基因及应用。

背景技术

NAD+是参与细胞能量代谢的多种酶的辅助因子，众多证据表明NAD+是衰老和衰老相关疾病的重要影响因素。NAD+的稳态是生物体衰老的一个关键指标，跨物种的细胞NAD+水平普遍存在年龄依赖性下降。已经有多项研究表明：不同NAD+前体(NA、NR和NMN)对酵母、线虫、果蝇和小鼠寿命和健康存在影响。除此之外，增加细胞内NAD+的策略被认为是一些神经退行性疾病的新的潜在治疗干预措施。总之，NAD+补充延缓了实验动物模型的正常衰老和衰老相关疾病。

随着个体的衰老，体内NAD+的浓度是逐渐降低的，一方面的原因是，伴随着衰老过程，机体内DNA的损伤加剧，PARP-1活性增强，以及CD38活性也随着衰老进程增加，这都导致NAD+被消耗增多。而另一个重要原因是，参与NAD+合成的酶NAMPT活性在年老个体中降低，导致NAM无法转化为NMN，进而NAD+合成量降低。同时，由于NAD+被消耗产生底物NAM，而NAM由于无法被进一步利用，在个体内出现积累。NAM除了作为合成NAD+的前体外，还是SIRTs蛋白的抑制剂。虽然NAM在哺乳动物中不能被转化为NA，但肠道微生物中却存在一类基因PncA可以实现NAM的利用，催化其生成NA。一方面，肠道微生物利用这个途径来合成自身的NAD+，但另一方面，它可以帮助宿主实现NAM到NA的催化，帮助宿主利用“脱酰胺”来完成NAD+的合成，部分弥补由于NAMPT活性降低而导致的NAD+量的减少。

NAD+在人和人的肠道微生物中的NAD+合成消耗代谢如图1所示，在人中有两个主要的途径有助于NAD的合成：从头合成和前体的回收合成途径。NAD的从头合成途径通过kynurenine途径将色氨酸转化为喹啉酸(QA)，再进一步合成NAD+。合成NAD+的前体主要有烟酰胺，烟酸，烟酰胺核苷和烟酰胺单核苷酸。在细胞内，NAD+消耗酶主要有sirtuins、PARPs和CD38等，这些酶的底物都包含烟酰胺。在肠道菌群中，NAD+的从头合成主要是利用天冬氨酸，而非人类中所使用的色氨酸。尽管两种生物从头合成的物质不一样，但是用来合成NAD+所使用的前体物质是一样的，细菌同样是主要利用烟酰胺，烟酸，烟酰胺核苷和烟酰胺单核苷酸等前体。对于同样前体的依赖，必然导致了人类和人类体内的肠道菌群之间在NAD+合成代谢上的竞争或是合作。图中标红的线条是在肠道菌群中特有的合成途径，即将烟酰胺转化为烟酸的脱酰胺途径。

根据上述分析，现有研究存在以下问题：1、宿主(细胞)中无法实现NAM到NA的转化；2、在哺乳类动物衰老的过程中，由于NAD+被消耗产生底物NAM，而NAM由于无法被进一步利用，在个体内出现积累。NAM除了作为合成NAD+的前体外，还是SIRTs蛋白的抑制剂。因此，降低NAM的量是一个关键；3、前尚无很好的办法解决这个问题，都是采用补充NAD+前体，比如NMN来解决抗衰老的问题，但是也存在许多问题，还需要进一步研究。

发明内容

本发明提供了一种PncA优化基因及应用，具有重要的意义和临床应用价值。

为达此目的，本发明提供如下的技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种PncA优化基因，其特征在于，其核苷酸序列包括SEQ ID NO.1或其同源性达95％以上的同源序列。