W ostatniej dekadzie trwają intensywne badania białek z grupy sirtuin, z uwagi na ich wpływ na metabolizm i regulację procesów starzenia. Będące przedmiotem omawianego badania białko sirtuin-1 jest kodowaną przez gen SIRT1 NAD-zależną deacetylazą. Jego działanie polega na bezpośredniej regulacji transkrypcji, przez co ma wpływ na cykl komórkowy, odpowiedź na uszkodzenia DNA, metabolizm, apoptozę i autofagię. Zasadą jego działania jest regulacja funkcji chromatyny poprzez deacetylację histonów, zmiany w metylacji histonów i DNA.

Jak wykazano w poprzednich badaniach, resweratrol (związek zawarty w skórce winogron, orzeszkach ziemnych i jagodach) zwiększa aktywność białka sirtuin-1, które działając w mitochondriach wpływa na zdrowie i działanie komórki. Myszy, którym podawano resweratrol, miały dwukrotnie większa wytrzymałość i były bardziej odporne na skutki otyłości i starzenia. Zaobserwowano także przedłużenie życia takich modeli doświadczalnych jak drożdże, nicienie, pszczoły, muchy czy myszy.

Sugerowano trzy możliwe wyjaśnienia obserwacji. Według pierwszego resweratrol nie działał bezpośrednio na białko SIRT1, ale przynosił korzyści zdrowotne jako przeciwutleniacz. Kolejnym wyjaśnieniem była aktywacja pośrednia przez procesy zachodzące w komórce, a trzecie to koncepcja bezpośredniej aktywacji.

David Sinclair, profesor genetyki z Harverd Hedical School, w badaniach z 2006 roku zaobserwował iż myszy którym podano resweratrol żyły dłużej. Został współzałożycielem i doradcą naukowym Sirtris Pharmaceuticals należącej do firmy GlaxoSmithKline i opracowującej leki silniejsze w działaniu niż resweratrol. Kilka z leków aktywujących białka sirtuin jest obecnie w fazie testów klinicznych.

Pomimo wielu badań sugerujących bezpośrednią aktywację sirtuin-1 przez resweratrol, część naukowców krytykowała metodę eksperymentu, w których użyto syntetycznego znacznika aktywności sirtuin. W publikacji z 2010 zarzucono, że wynik był w rzeczywistości artefaktem obserwowanym wyłącznie w syntetycznym środowisku, a zjawisko nie ma miejsca w żywych organizmach. Autor sugerował przypadkowy wynik, a w najlepszym wypadku pośredni model aktywacji białka przez resweratrol.

W odpowiedzi na zarzuty Sinclair przeprowadził prawie 6-letnie badania, podczas których zweryfikował swoje wcześniejsze odkrycia. Do zespołu badawczego zostali zaproszeni naukowcy z National Institutes of Health i Sirtris Pharmaceuticals. Powtórzono wcześniejszy eksperyment, zastępując grupę syntetycznego markera fluorescencyjnego tryptofanem. Uzyskano taki sam wynik aktywacji SIRT1 przez czynniki obecne naturalnie w komórce.

Kolejnym zadaniem było dokładne ustalenie, w  jaki sposób następuje aktywacja SIRT1 przez resweratrol. Przetestowano ok. 2000 mutantów genu SIRT1 i znaleziono taki, który nie reagował na resweratrol, ale był tak samo funkcjonalny, jak te z normalnym białkiem. Nastąpiło w nim podstawienie jednego z 747 aminokwasów budujących badane białko. Przetestowano też ok. setki innych związków opracowanych przez Sirtris Pharmaceuticals, z takim samym skutkiem. Według proponowanego modelu, przyłączenie resweratrolu powoduje zmianę konformacji sirtuin-1, powodując jego hiperaktywność.

Aby zweryfikować eksperyment in-vitro, umieszczono zmutowany gen SIRT1 w komórkach mięśniowych i skóry. Podczas gdy normalne komórki reagowały na testowane leki i resweratrol zwiększając aktywność w mitochondriach, mutanty nie były aktywowane.

Według Sincaira nie ma innego wytłumaczenia - resweratrol bezpośrednio aktywuje SIRT1. Znaleziono też lokalizację - klucz do aktywacji białka i zaproponowano mechanizm działania. Dzięki temu odkryciu można opracować cząsteczki, które mają działanie bardziej precyzyjne i skuteczne niż resweratrol.

Zespół planuje dalszą współpracę w celu stworzenia leków ukierunkowanych na leczenie chorób związanych z procesem starzenia, takich jak cukrzyca, choroby stawów czy  Alzheimer.

Przeczytaj również:

Cyber oko – Polski Wynalazek 2013

Przełom w leczeniu ran – nowy polimer stabilizujący bFGF

Seweryn Frasiński

źródła:

Harvard Medical School

SITR-1 w bazie UniProt