SIRT2 regulates mitochondrial dynamics and reprogramming via MEK1-ERK-DRP1 and AKT1-DRP1 axes

SIRT2 细胞生物学 线粒体分裂 生物 重编程 激酶 MAPK/ERK通路 锡尔图因 下调和上调 磷酸化 糖酵解 线粒体 乙酰化 生物化学 新陈代谢 基因
作者
Young Cha,Taewoo Kim,Jeha Jeon,Yongwoo Jang,Patrick B. Kim,Claúdia Lopes,Pierre Leblanc,Bruce M. Cohen,Kwang‐Soo Kim
出处
期刊:Cell Reports [Cell Press]
卷期号:37 (13): 110155-110155 被引量:40
标识
DOI:10.1016/j.celrep.2021.110155
摘要

During somatic reprogramming, cellular energy metabolism fundamentally switches from predominantly mitochondrial oxidative phosphorylation toward glycolysis. This metabolic reprogramming, also called the Warburg effect, is critical for the induction of pluripotency, but its molecular mechanisms remain poorly defined. Notably, SIRT2 is consistently downregulated during the reprogramming process and regulates glycolytic switch. Here, we report that downregulation of SIRT2 increases acetylation of mitogen-activated protein kinase (MAPK) kinase-1 (MEK1) at Lys175, resulting in activation of extracellular signal-regulated kinases (ERKs) and subsequent activation of the pro-fission factor dynamin-related protein 1 (DRP1). In parallel, downregulation of SIRT2 hyperacetylates the serine/threonine protein kinase AKT1 at Lys20 in a non-canonical way, activating DRP1 and metabolic reprogramming. Together, our study identified two axes, SIRT2-MEK1-ERK-DRP1 and SIRT2-AKT1-DRP1, that critically link mitochondrial dynamics and oxidative phosphorylation to the somatic reprogramming process. These upstream signals, together with SIRT2's role in glycolytic switching, may underlie the Warburg effect observed in human somatic cell reprogramming.

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