Background Sirtuin 6 (SIRT6) is a NAD + -dependent deacetylase with key roles in cell metabolism. High SIRT6 expression is associated with adverse prognosis in breast cancer (BC) patients. However, the mechanisms through which SIRT6 exerts its pro-oncogenic effects in BC remain unclear. Here, we sought to define the role of SIRT6 in BC cell metabolism and in mouse polyoma middle T antigen (PyMT)-driven mammary tumors. Methods We evaluated the effect of a heterozygous deletion of Sirt6 on tumor latency and survival of mouse mammary tumor virus (MMTV)-PyMT mice. The effect of SIRT6 silencing on human BC cell growth was assessed in MDA-MB-231 xenografts. We also analyzed the effect of Sirt6 heterozygous deletion, of SIRT6 silencing, and of the overexpression of either wild-type (WT) or catalytically inactive (H133Y) SIRT6 on BC cell pyruvate dehydrogenase (PDH) expression and activity and oxidative phosphorylation (OXPHOS), including respiratory complex activity, ATP/AMP ratio, AMPK activation, and intracellular calcium concentration. Results The heterozygous Sirt6 deletion extended tumor latency and mouse survival in the MMTV-PyMT mouse BC model, while SIRT6 silencing slowed the growth of MDA-MB-231 BC cell xenografts. WT, but not catalytically inactive, SIRT6 enhanced PDH expression and activity, OXPHOS, and ATP/AMP ratio in MDA-MB-231 and MCF7 BC cells. Opposite effects were obtained by SIRT6 silencing, which also blunted the expression of genes encoding for respiratory chain proteins, such as UQCRFS1 , COX5B , NDUFB8 , and UQCRC2 , and increased AMPK activation in BC cells. In addition, SIRT6 overexpression increased, while SIRT6 silencing reduced, intracellular calcium concentration in MDA-MB-231 cells. Consistent with these findings, the heterozygous Sirt6 deletion reduced the expression of OXPHOS-related genes, the activity of respiratory complexes, and the ATP/AMP ratio in tumors isolated from MMTV-PyMT mice. Conclusions Via its enzymatic activity, SIRT6 enhances PDH expression and activity, OXPHOS, ATP/AMP ratio, and intracellular calcium concentration, while reducing AMPK activation, in BC cells. Thus, overall, SIRT6 inhibition appears as a viable strategy for preventing or treating BC.

中文翻译：

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SIRT6增强乳腺癌氧化磷酸化并促进小鼠乳腺肿瘤发生

背景 Sirtuin 6 (SIRT6) 是一种 NAD + 依赖性脱乙酰酶，在细胞代谢中起关键作用。高 SIRT6 表达与乳腺癌 (BC) 患者的不良预后相关。然而，SIRT6 在 BC 中发挥促癌作用的机制尚不清楚。在这里，我们试图确定 SIRT6 在 BC 细胞代谢和小鼠多瘤中间 T 抗原 (PyMT) 驱动的乳腺肿瘤中的作用。方法 我们评估了 Sirt6 杂合缺失对小鼠乳腺肿瘤病毒 (MMTV)-PyMT 小鼠的肿瘤潜伏期和存活率的影响。在 MDA-MB-231 异种移植物中评估了 SIRT6 沉默对人 BC 细胞生长的影响。我们还分析了 Sirt6 杂合缺失、SIRT6 沉默、以及野生型 (WT) 或催化失活 (H133Y) SIRT6 对 BC 细胞丙酮酸脱氢酶 (PDH) 表达和活性以及氧化磷酸化 (OXPHOS) 的过度表达，包括呼吸复合体活性、ATP/AMP 比率、AMPK 活化，和细胞内钙浓度。结果 杂合子 Sirt6 缺失延长了 MMTV-PyMT 小鼠 BC 模型中的肿瘤潜伏期和小鼠存活率，而 SIRT6 沉默减慢了 MDA-MB-231 BC 细胞异种移植物的生长。WT，但不是无催化活性的，SIRT6 增强了 MDA-MB-231 和 MCF7 BC 细胞中的 PDH 表达和活性、OXPHOS 和 ATP/AMP 比率。通过 SIRT6 沉默获得了相反的效果，这也减弱了编码呼吸链蛋白的基因的表达，例如 UQCRFS1、COX5B、NDUFB8 和 UQCRC2，并增加 BC 细胞中的 AMPK 活化。此外，在 MDA-MB-231 细胞中，SIRT6 过表达增加，而 SIRT6 沉默降低了细胞内钙浓度。与这些发现一致，杂合的 Sirt6 缺失降低了 OXPHOS 相关基因的表达、呼吸复合物的活性以及从 MMTV-PyMT 小鼠分离的肿瘤中的 ATP/AMP 比率。结论 通过其酶活性，SIRT6 可增强 BC 细胞中 PDH 的表达和活性、OXPHOS、ATP/AMP 比率和细胞内钙浓度，同时降低 AMPK 的活化。因此，总的来说，抑制 SIRT6 似乎是预防或治疗 BC 的可行策略。在从 MMTV-PyMT 小鼠分离的肿瘤中，杂合的 Sirt6 缺失降低了 OXPHOS 相关基因的表达、呼吸复合物的活性和 ATP/AMP 比率。结论 通过其酶活性，SIRT6 可增强 BC 细胞中 PDH 的表达和活性、OXPHOS、ATP/AMP 比率和细胞内钙浓度，同时降低 AMPK 的活化。因此，总的来说，抑制 SIRT6 似乎是预防或治疗 BC 的可行策略。在从 MMTV-PyMT 小鼠分离的肿瘤中，杂合的 Sirt6 缺失降低了 OXPHOS 相关基因的表达、呼吸复合物的活性和 ATP/AMP 比率。结论 通过其酶活性，SIRT6 可增强 BC 细胞中 PDH 的表达和活性、OXPHOS、ATP/AMP 比率和细胞内钙浓度，同时降低 AMPK 的活化。因此，总的来说，抑制 SIRT6 似乎是预防或治疗 BC 的可行策略。