Les modifications post-traductionnelles (PTM) régulent les réseaux de signalisation cellulaire, permettant aux cellules de répondre rapidement aux signaux internes et externes. Au cours des dernières décennies, de nombreux PTM différents jouant un rôle central dans divers processus ont été identifiés, mais seuls quelques-uns ont été étudiés de manière approfondie, tels que la phosphorylation, l’acétylation et l’ubiquitination 1-3. En se concentrant sur l’acétylation, Allfrey et al. ont été les premiers à proposer un rôle pour l’acétylation des histones dans la régulation de la transcription des gènes il y a environ 50 ans 4. Des recherches dans ce domaine ont révélé que l’acétylation de l’histone lysine module la condensation de la chromatine et qu’elle est considérée comme une marque épigénétique faisant partie du code d’histone 5. Bien qu’il ait fallu beaucoup de temps avant la découverte de la tubuline comme première cible d’acétylation non histones 6, il est maintenant bien établi que des centaines de protéines eucaryotes au-delà des histones peuvent être acétylées et que l’acétylation de la lysine a été reconnue comme une PTM largement répandue qui peut rivaliser avec la phosphorylation et l’ubiquitination dans sa prévalence 7-9. Il est intéressant de noter que les protéines acétylées non histones peuvent être des molécules de signalisation dans le cytoplasme, des facteurs de transcription dans le noyau et des enzymes métaboliques dans les mitochondries, soulignant l’importance de l’acétylation dans la régulation d’une pléthore de processus cellulaires.
L’état d’acétylation d’une protéine dépend de la fonction coordonnée et opposée des lysine acétyltransférases (KAT) et des lysine désacétylases (KDACs) qui ajoutent et éliminent des groupes acétyle des protéines. L’acétylation réversible de la lysine, qui implique la neutralisation d’une charge positive 10, modifie la structure de la protéine et il semble très probable qu’elle altère également la fonction enzymatique dans plusieurs cas 11-13. En se concentrant sur les KDACs, 18 protéines ont été identifiées dans les génomes humains et de souris 14-16. Parmi eux, les sirtuines de mammifères (également appelées histones lysine désacétylases de classe III), qui se distinguent des autres membres par le fait qu’elles nécessitent du NAD+ pour leur fonction enzymatique, ont suscité un vif intérêt dans ce domaine de recherche 16. Chez les mammifères, sept sirtuines (SIRT1-7) ont été identifiées, chacune d’entre elles partageant un domaine central catalytique conservé de 275 acides aminés, qui sont principalement classés en fonction de leur localisation subcellulaire dans le noyau (SIRT1, 6 et 7), les mitochondries (SIRT3, 4 et 5) ou le cytoplasme (SIRT2). SIRT1-3 a une activité de désacétylation robuste, tandis que SIRT4 présente une activité ADP-ribosyltransférase, SIRT5 peut fonctionner comme une protéine désuccinylase et démalonylase, et SIRT6 et SIRT7 présentent une faible activité désacétylase mais sont impliqués dans d’autres types d’acylations 17. Conformément à l’importance de l’acétylation en tant que modification régulatrice de la PTM impliquée dans plusieurs fonctions cellulaires, les sirtuines ont également été impliquées dans un large éventail de processus. Après les premières études révolutionnaires établissant le rôle des sirtuines dans l’allongement de la durée de vie, il a été démontré qu’elles sont impliquées dans diverses fonctions cellulaires, notamment la réparation de l’ADN, le maintien de l’instabilité génomique, l’apoptose, la réponse au stress et à l’inflammation, le contrôle de l’efficacité énergétique, des horloges circadiennes et du métabolisme, ainsi que la contribution à l’initiation et/ou à la progression de maladies liées à l’âge telles que le cancer. neurodégénérescence et diabète de type 2 15,16.
Malgré les progrès significatifs dans le domaine de la biologie des sirtuines, il reste encore du travail à faire pour démêler les rôles et fonctions non découverts grâce à l’identification de nouveaux substrats. Les progrès récents de la protéomique basée sur la spectrométrie de masse (MS) à haute résolution ont considérablement augmenté le nombre de protéines acétylées, mais surtout ont identifié plusieurs lysines acétylées différentes dans chaque protéine, affirmant que l’acétylation peut être aussi répandue que d’autres PTM telles que la phosphorylation 7,8,17. Compte tenu du fait que des désacétylases spécifiques n’ont pas encore été identifiées pour la plupart de ces protéines-substrats acétylés, il est raisonnable de suggérer que des essais de désacétylation in vitro et in vivo sont nécessaires pour confirmer et établir une protéine acétylée comme substrat légitime d’une désacétylase spécifique. Dans les protocoles expérimentaux décrits ci-dessous, des détails seront donnés sur la façon d’effectuer des essais de désacétylation in vitro et in vivo en utilisant SIRT2 comme désacétylase spécifique.