http://weeksmd.com/2013/03/science-for-longevity/

Medical研究の2013年3月7日

新しい検査は、どんな研究者が赤ワイン合成物レスベラトロルが直接、動物モデルで健康と長命を促進するタンパク質を活性化するという決定的証拠を考慮するかについて示す。その上、研究者はこの相互作用のために分子機構を見つけて、現在臨床試験のより強力な薬の種類が同じように作用することを示す。レスベラトロルと類似の製薬合成物は人々で老化に関連した疾患を潜在的に治療する可能性があって、予防する可能性があると、著者が主張する。

これらの評決は、Scienceの3月8日の問題で発表される。

最後の10年の間、老化の科学は、ますます老化の疾患に対して、sirtuins（哺乳類を含む多くの生物を保護すると考えられている一群の遺伝子）に集中した。上昇している証拠はそのレスベラトロルを示した ― 中でピーナッツとベリーが特異的なsirtuin,SIRT1の活動を増加させるにつれて、合成物がブドウの皮膚で同様に発見した ― それはミトコンドリア（我々が年をとるにつれて、ゆっくり減少する一種の細胞殴打暴行）の回転速度を上げることによって体を疾患から保護する。殴打暴行を再充電することによって、SIRT1は健康に重大な影響を及ぼすことができる。

レスベラトロルの上のマウスには、耐久性の2倍があって、肥満と加齢の効果を、比較的免れる。イースト、線虫、ミツバチ、ハエとマウスの実験では、寿命は延ばされた。

「医薬の歴史において、それをレスベラトロルがSIRT1を活性化する方法でより急速にならせるためにタンパク質と結合する薬が、これまでなかった」と、デイビッド・シンクレア、遺伝学のハーバード・メディカル・スクール教授と新聞の年上の著者が言った。「ほとんどすべての薬はそれらを遅らせるか、封鎖する。」

2006年に、シンクレアの群はレスベラトロルがマウスの寿命を延ばすことができたことを示している調査を公表した、そして、会社Sirtris Pharmaceuticals（それはHMS研究者によって始まった）は薬をレスベラトロルより強力にするために設立された。（シンクレアはSirtris（グラクソ・スミスクライン会社）の共同創設者であって、科学的なアドバイザーのままである。Sirtrisは、臨床試験で現在多くのsirtuin活性化合成物を持っている。）

しかし、多数の研究が、シンクレアの研究室とどこか他の所から、レスベラトロルとSIRT1の間にダイレクト因果リンクを強調する間、一部の科学者は研究が傷があると主張した。

主張がSIRT1が生体外で研究された方法で位置した。そして、SIRT1活性が増加するにつれて、より明るく蛍光を発するSIRT1の標的に取り付けられる特定の化学群を使用した。この化学群は、しかしながら、総合的で、細胞の中に、または、自然の中に存在しない、そして、それなしで、実験は作用しなかった。これへの反応として、2010年に発行される新聞は、SIRT1のレスベラトロルの活性化が実際の動物における以外実験的な人工産物（研究室の中に存在したもの）でないと推測した。マウスにおけるSIRT1活性はそうだった ― 新聞が主張した ― その結果、最もレスベラトロルとおそらく全くの一致のさえ間接的な結果で、議論はレスベラトロルと類似の合成物が影響を及ぼした特定の経路の上に噴火した。レスベラトロルは直接SIRT1を活性化するか、または、効果は間接的か？「我々には、これが最も明確に人工産物でなかったと我々に話している6年の作業があった」と、シンクレアが言った。「しかし、我々はレスベラトロルがどのように作用するか、正確にわかる必要があった。答えは、極度に簡潔だった。」

シンクレアとBasilハバード（そして研究室の博士号を有する学生）は、この質問について述べるために、国立衛生研究所とSirtris Pharmaceuticalsから一団の研究者と協力した。

第一に、チームは蛍光化学群の問題に対処した。なぜ、レスベラトロルが試験管でSIRT1の回転速度を上げることは、必要だったか？結果を人工産物として退ける代わりに、研究者は化学力が自然に細胞で見つかる分子に似ていると推測した。これらは、アミノ酸（タンパク質の基礎単位）の特異的な種類であることがわかった。自然において、蛍光化学群に似ている3つのアミノ酸がある。そして、その一つはトリプトファンである。そして、分子はシチメンチョウで豊富で、嗜眠状態を誘発することが見られる。研究者が実験を繰り返したとき、トリプトファン残基、レスベラトロルと類似の分子で基板の上で蛍光を発している化学群を交換することはSIRT1を活性化することがもう一度可能だった。

「我々は、細胞で実際に見つかって、これらの他の合成群を必要としない活性化のために、署名を発見した」と、ハバード（本研究の初の作成者）が言った。「これは重大な結果であった。そして、それによって我々が我々の生化学および生理的所見間のギャップを埋めることができた。

「次に、我々は正確にレスベラトロルがSIRT1′sアクセラレータを押圧する方法を同定する必要があった」と、シンクレアが言った。チームはSIRT1遺伝子の約2,000の変異体を検査した。そして、結局、完全にレスベラトロルの結果を妨害した1つの変異体を同定した。SIRT1を作る747から、特定の突然変異は、一つのアミノ酸残基の置換に帰着した。研究者も、この変異体SIRT1に対して、Sirtrisライブラリ（それの多くはレスベラトロルよりはるかに強力である）から、何百もの他の分子を検査した。全ては、それを活性化するのに失敗した。

著者は、レスベラトロルが作用する方法のモデルを提案する：分子が結合するとき、ヒンジははじき飛ぶ、そして、SIRT1は機能亢進性になる。

これらの実験が試験管で起こったにもかかわらず、かつて、研究者はit-theyを壊すことが細胞でそれらの考えを検査することができたSIRT1-andの上でアクセルの正確な位置を特定した。彼らは、アクセラレータ死んだ変異体で正常なSIRT1遺伝子を筋肉と皮膚細胞に戻した。現在、彼らはレスベラトロルと発現の薬が細胞（それにおいて、彼らは働く）でSIRT1（彼らは、どの事例で働かないか）か何千もの他のタンパク質の一つをつまむことによって作用するかどうか、正確に調べることができた。検査されるレスベラトロルと薬が正常な細胞（効果は、SIRT1によって起動させることを生じた）でミトコンドリアの回転速度を上げる間、変異体細胞は完全に免疫があった。

「これは、殺人者実験であった」と、シンクレアが言った。「レスベラトロルが細胞で直接SIRT1を活性化するより別の合理的な他の説明が、ない。我々がSIRT1の上で正確な場所を知っている、どこで、そして、レスベラトロルが作用するように、我々はより正確に、そして、効果的にレスベラトロルの効果を起こすより良好な分子さえ設計することができる。」

詳細な情報：「Allosteric ActivatorsによるSIRT1 RegulationのコモンMechanismの証拠」（B.P.による）ハバード、Science、2013

New study validates longevity pathway: Findings identify universal mechanism for activating anti-aging pathway

March 7, 2013 in Medical research

A new study demonstrates what researchers consider conclusive evidence that the red wine compound resveratrol directly activates a protein that promotes health and longevity in animal models. What’s more, the researchers have uncovered the molecular mechanism for this interaction, and show that a class of more potent drugs currently in clinical trials act in a similar fashion. Pharmaceutical compounds similar to resveratrol may potentially treat and prevent diseases related to aging in people, the authors contend.

These findings are published in the March 8 issue of Science.

For the last decade, the science of aging has increasingly focused on sirtuins, a group of genes that are believed to protect many organisms, including mammals, against diseases of aging. Mounting evidence has demonstrated that resveratrol, a compound found in the skin of grapes as well as in peanuts and berries, increases the activity of a specific sirtuin,SIRT1, that protects the body from diseases by revving up the mitochondria, a kind of cellular battery that slowly runs down as we age. By recharging the batteries, SIRT1 can have profound effects on health.

Mice on resveratrol have twice the endurance and are relatively immune from effects of obesity and aging. In experiments with yeast, nematodes, bees, flies and mice, lifespan has been extended.

“In the history of pharmaceuticals, there has never been a drug that binds to a protein to make it run faster in the way that resveratrol activates SIRT1,” said David Sinclair,HarvardMedicalSchoolprofessor of genetics and senior author on the paper. “Almost all drugs either slow or block them.”

In 2006, Sinclair’s group published a study showing that resveratrol could extend the lifespan of mice, and the company Sirtris Pharmaceuticals, which was started by HMS researchers, was founded to make drugs more potent than resveratrol. (Sinclair is a co-founder of Sirtris, a GlaxoSmithKline company, and remains a scientific advisor. Sirtris currently has a number of sirtuin-activating compounds in clinical trials.)

But while numerous studies, from Sinclair’s lab and elsewhere, underscored a direct causal link between resveratrol and SIRT1, some scientists claimed the studies were flawed.

The contention lay in the way SIRT1 was studied in vitro, using a specific chemical group attached to the targets of SIRT1 that fluoresces more brightly as SIRT1 activity increases. This chemical group, however, is synthetic and does not exist in cells or in nature, and without it the experiments did not work. As a response to this, a paper published in 2010 surmised that resveratrol’s activation of SIRT1 was an experimental artifact, one that existed in the lab, but not in an actual animal. SIRT1 activity in mice was, the paper claimed, at best an indirect result of resveratrol, and perhaps even a sheer coincidence As a result, a debate erupted over the particular pathway that resveratrol and similar compounds affected. Does resveratrol directly activate SIRT1 or is the effect indirect? “We had six years of work telling us that this was most definitely not an artifact,” said Sinclair. “Still, we needed to figure out precisely how resveratrol works. The answer was extremely elegant.”

Sinclair and Basil Hubbard, then a doctoral student in the lab, teamed up with a group of researchers from both the National Institutes of Health and Sirtris Pharmaceuticals to address this question.

First, the team addressed the problem of the fluorescent chemical group. Why was it required for resveratrol to rev up SIRT1 in the test tube? Instead of dismissing the result as an artifact, the researchers surmised that the chemical might be mimicking molecules found naturally in the cell. These turned out to be a specific class of amino acid, the building blocks of proteins. In nature, there are three amino acids that resemble the fluorescent chemical group, one of which is tryptophan, a molecule abundant in turkey and notable for inducing drowsiness. When researchers repeated the experiment, swapping the fluorescing chemical group on the substrate with a tryptophan residue, resveratrol and similar molecules were once again able to activate SIRT1.

“We discovered a signature for activation that is in fact found in the cell and doesn’t require these other synthetic groups,” said Hubbard, first author of the study. “This was a critical result, which allowed us to bridge the gap between our biochemical and physiological findings.

“Next, we needed to identify precisely how resveratrol presses on SIRT1′s accelerator,” said Sinclair. The team tested approximately 2,000 mutants of the SIRT1 gene, eventually identifying one mutant that completely blocked resveratrol’s effect. The particular mutation resulted in the substitution of a single amino acid residue, out of the 747 that make up SIRT1. The researchers also tested hundreds of other molecules from the Sirtris library, many of which are far more powerful than resveratrol, against this mutant SIRT1. All failed to activate it.

The authors propose a model for how resveratrol works: When the molecule binds, a hinge flips, and SIRT1 becomes hyperactive.

Although these experiments occurred in a test tube, once the researchers identified the precise location of the accelerator pedal on SIRT1—and how to break it—they could test their ideas in a cell. They replaced the normal SIRT1 gene in muscle and skin cells with the accelerator-dead mutant. Now they could test precisely whether resveratrol and the drugs in development work by tweaking SIRT1 (in which case they would not work) or one of the thousands of other proteins in a cell (in which they would work). While resveratrol and the drugs tested revved up mitochondria in normal cells (an effect caused activating by SIRT1), the mutant cells were completely immune.

“This was the killer experiment,” said Sinclair. “There is no rational alternative explanation other than resveratrol directly activates SIRT1 in cells. Now that we know the exact location on SIRT1 where and how resveratrol works, we can engineer even better molecules that more precisely and effectively trigger the effects of resveratrol.”

More information: ”Evidence for a Common Mechanism of SIRT1 Regulation by Allosteric Activators,” by B.P. Hubbard, Science, 2013