pmid: "29577959"
title: "Ativadores e inibidores de sirtuína: Promessas, conquistas e desafios."
authors: "Dai H, Sinclair DA, Ellis JL, Steegborn C"
journal: "Pharmacology & therapeutics"
pubdate: "2018 Aug"
doi: "10.1016/j.pharmthera.2018.03.004"
source: "PMC Full Text"
Ativadores e inibidores de sirtuína: Promessas, conquistas e desafios.
Autores
Dai H, Sinclair DA, Ellis JL, Steegborn C
Periodico
Pharmacology & therapeutics (2018 Aug)
Conteudo
Ativadores e inibidores de sirtuínas: Promessas, conquistas e desafios
As desacetilases de lisina proteica dependentes de NAD+ da família das sirtuínas regulam diversas funções fisiológicas, desde o metabolismo energético até as respostas ao estresse. As isoformas de sirtuínas humanas, SIRT1-7, são consideradas alvos terapêuticos atraentes para doenças relacionadas ao envelhecimento, como diabetes tipo 2, doenças inflamatórias e distúrbios neurodegenerativos. Revisamos o estado da descoberta e desenvolvimento de fármacos direcionados às sirtuínas. Ativadores e inibidores potentes e seletivos da Sirt1 estão disponíveis, e ensaios clínicos iniciais foram realizados. Vários inibidores e ativadores promissores também foram descritos para outras isoformas. O progresso na compreensão dos mecanismos de modulação das sirtuínas por esses compostos fornece uma base racional para o desenvolvimento adicional de fármacos.
A família das sirtuínas de desacetilases proteicas dependentes de NAD+
Relevância fisiológica e farmacológica das sirtuínas e seus moduladores
As sirtuínas recebem esse nome em homenagem ao gene prototípico regulador silencioso de informação 2 (SIR2), que é essencial para a formação de heterocromatina silenciosa em leveduras em brotamento. O SIR2 foi considerado um gene irrelevante até 1995, quando foi identificado como um regulador chave da longevidade replicativa de leveduras. A inserção de uma cópia extra do gene SIR2 (mas não do SIR3 ou SIR4) estabilizou o genoma da levedura e estendeu a longevidade em 30%. Essa importância do SIR2 no envelhecimento foi recentemente corroborada por um estudo de associação genômica ampla (GWAS) não tendencioso, que identificou o locus SIR2 como o regulador mais significativo da longevidade replicativa. Acredita-se que o Sir2 de levedura tenha evoluído para aumentar a produção de energia e as defesas celulares em resposta a condições adversas, como danos ao DNA e falta de nutrientes.
Homólogos do Sir2 em outras espécies foram posteriormente identificados por sua homologia com o núcleo catalítico central conservado. Mamíferos possuem sete sirtuínas, SIRT1-7. SIRT1, 6 e 7 são principalmente nucleares; SIRT3, 4 e 5 são mitocondriais; e SIRT2 é principalmente citosólica. Em 2000, foi relatado que o Sir2 possuía atividade de desacetilase de histonas que exigia nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+) como co-substrato. Há uma lista crescente de reações químicas que as sirtuínas de mamíferos catalisam, incluindo desmalonilação, dessuccinilação, descrotonilação, despropionilação, deslipoamidação, outras desacilações de ácidos graxos de cadeia longa, que são geralmente chamadas de "reações de desacilação", e mono-ADP-ribosilação, que é discutida como sendo uma atividade principal ou apenas secundária das sirtuínas.
As sirtuínas de levedura (Sir2, Hst1-4) regulam a expressão gênica desacetilando diretamente as histonas H3, H4 e H1. Semelhante às sirtuínas de levedura, as sirtuínas de mamíferos SIRT1, SIRT6 e SIRT7 também desacetilam histonas, mas também desempenham muitas funções adicionais, incluindo o controle do metabolismo energético, sobrevivência celular, reparo do DNA, regeneração tecidual, inflamação, sinalização neuronal e até mesmo ritmos circadianos. Por exemplo, a SIRT1, uma proteína predominantemente nuclear, desacetila as histonas H3, H4 e H1, mas também modifica mais de 50 alvos não histônicos, incluindo fatores de transcrição (por exemplo, p53, NF-κB, p65 e PGC-1α) e proteínas de reparo do DNA (por exemplo, Ku70, PARP1). Outras sirtuínas de mamíferos se localizam em outros compartimentos subcelulares, onde têm como alvo proteínas não histônicas. Por exemplo, a SIRT3 modifica inúmeras enzimas metabólicas mitocondriais para regular positivamente a β-oxidação de ácidos graxos, o ciclo do TCA e o ciclo da ureia. Para uma revisão abrangente, veja.
As sirtuínas são reguladas no nível da transcrição, tradução, estabilidade proteica, oxidação e por interações proteína-proteína, moléculas inibidoras naturais como a nicotinamida, microRNAs, localização dentro da célula e dentro de organelas, mas sua dependência de NAD+ é a principal maneira pela qual monitoram as condições externas e internas de um organismo. De fato, a regulação positiva da biossíntese de NAD+ prolonga dramaticamente a vida útil da levedura.
Acredita-se que as sirtuínas sejam a principal razão pela qual a restrição calórica (RC) e o exercício melhoram a saúde. A melhor evidência vem de organismos inferiores, onde indivíduos que não possuem sirtuínas ou recuperação de NAD pela via de salvamento não vivem mais quando submetidos à restrição calórica e vivem mais quando as sirtuínas são superexpressas, embora as magnitudes dos efeitos tenham sido contestadas. A regulação positiva da via de salvamento de NAD+ prolonga a vida útil em leveduras e moscas por meio de uma via que se sobrepõe à RC.
Mammalian SIRT1, SIRT3 and SIRT6 are induced by calorie restriction and exercise, and their genetic ablation prevents many of the health benefits and longevity provided by these interventions. Conversely, over-expression of SIRT1 or SIRT6 in mice mimics many of the physiological effects of CR and exercise, and extends healthspan and lifespan. It is further protective in many murine disease models, including cancer, type 2 diabetes, and cardiovascular disease. The key functions of the mammalian sirtuins with regard to diet are inducing the mitochondrial biogenesis and oxidative metabolism during CR, as well as reducing reactive oxygen species and inflammation. These findings indicate that molecules that activate sirtuins in humans may not only provide broad health benefits with potent anti-inflammatory, cardio-protective, neuroprotective, and anti-tumor activities. The SIRT1 activators SRT1720 and 2104 were indeed shown to extend mouse healthspan and lifespan, and STACs are now in clinical trials for a variety of indications (see below). With regards to cancer and metabolic disorders, some studies indicate that inhibitors of SIRT1 and other Sirtuin isoforms might also be useful. Examples for Sirtuin activators and inhibitors and their potential therapeutic applications are shown in Figure 1. Sirtuin modulating compounds and their mechanisms as well as first clinical trials with STACs will be discussed in detail below, and comprehensive discussions of the (patho)physiological roles of Sirtuins and their potential therapeutic use can be found, e.g., in.
À luz dos profundos benefícios à saúde conferidos a camundongos quando as sirtuínas são superexpressas, descobrir "compostos ativadores de sirtuínas" (STACs, do inglês Sirtuin Activating Compounds) tem sido um grande objetivo da área. Fármacos que visam enzimas são tipicamente inibidores. Em casos mais raros, foram desenvolvidos fármacos que aumentam a atividade de suas enzimas-alvo. Exemplos incluem glucoquinase (GK), alfa-amilase, proteína quinase 1 dependente de fosfoinositídeo (PDK1), quinase ativada por AMPK (AMPK) e proteína fosfatase 1 (PP1). A razão para sua raridade pode ser o fato de que um sítio de ligação alostérico é necessário, distinto dos sítios de substrato frequentemente explorados por inibidores, e que geralmente é mais fácil perturbar as mudanças conformacionais necessárias para a catálise do que melhorar esses sistemas otimizados evolutivamente. Embora os ativadores sejam mais desafiadores de desenvolver, eles possuem vantagens distintas. Geralmente não precisam ser tão potentes quanto os inibidores para induzir efeitos celulares e fisiológicos, e tipicamente têm maior especificidade ao alvo e causam menos efeitos colaterais. Embora a descoberta de ativadores potentes tenha começado sem o conhecimento das estruturas das sirtuínas, nos últimos anos, o desenvolvimento de fármacos tem sido auxiliado por uma compreensão molecular detalhada da estrutura e catálise das sirtuínas e promete fornecer ferramentas químicas úteis e novos fármacos atraentes para terapia. Além dos moduladores diretos das sirtuínas, tem havido um interesse crescente em pequenas moléculas que aumentam os níveis de NAD+, para combater o declínio de NAD+ durante o envelhecimento.
Arquitetura e catálise das sirtuínas
As sirtuínas compartilham um núcleo catalítico evolutivamente conservado de ~270 resíduos. As extensões N- e C-terminais de diferentes comprimentos e sequências contribuem para a localização e regulação específicas da isoforma. A SIRT1 apresenta as maiores extensões entre as isoformas de mamíferos, incluindo um domínio de ligação a STAC (SBD) N-terminal e regiões intrinsecamente desordenadas. As sirtuínas mitocondriais SIRT3, 4, 5 têm apenas extensões curtas, em particular sequências de localização mitocondrial (MLS) N-terminais. Para a MLS da SIRT3, foi relatada uma função autoinibitória, e os terminais N e C da SIRT6 e SIRT7 foram relatados como contribuintes para a ligação ao DNA e à cromatina.
O núcleo catalítico genérico da Sirtuína compreende um subdomínio de dobramento Rossmann ligante de NAD+ e um pequeno módulo ligante de Zn2+, e o sítio ativo está localizado na fenda entre esses subdomínios (Figura 2a). As SIRT1-7 humanas mostram apenas preferências fracas e específicas de isoforma por sequências de substrato, devido a diferenças sutis em seus sulcos de ligação a polipeptídeos. Os bolsões do sítio ativo que acomodam as acilas do substrato mostram variações maiores entre as isoformas, no entanto, resultando em seletividades específicas de isoforma para diferentes acilações de Lisina em proteínas. Enquanto SIRT1-SIRT3 mostram atividades robustas de desacetilação, uma Arg específica de SIRT5 no fundo do canal de ligação a acila medeia uma preferência pelas modificações dicarboxilato malonilação, succinilação e glutarilação. Essas modificações pertencem a uma lista crescente de acilações de Lisina em proteínas fisiológicas identificadas mais recentemente, várias das quais são hidrolisadas eficientemente por uma Sirtuína. A SIRT6 prefere acilações de cadeia longa de ácidos graxos em vez de acetilações, pelo menos in vitro, devido a uma região de ligação a acila mais hidrofóbica e ampla do que em outras isoformas. Curiosamente, ácidos graxos livres também podem se ligar e ativar a atividade de desacetilação da SIRT6, possivelmente explicando a atividade robusta de desacetilação da isoforma in vivo. Recentes descobertas na estrutura e função da SIRT4 também revelaram novos substratos de acila preferidos, em particular hidroximetilglutarilação e acilações estruturalmente relacionadas, e um sítio de ligação a acila específico da isoforma. As características do sítio de acila específico da isoforma são exploradas por ativadores farmacológicos da SIRT6, inibidores peptídicos da Sirt5 e, provavelmente, pelo inibidor da SIRT4, ácido lipoico, e parecem atraentes para o desenvolvimento adicional de moduladores específicos de isoforma de Sirtuínas (veja abaixo).
Apesar de suas diferentes seletividades de acila, os núcleos catalíticos homólogos das sete isoformas de Sirtuína catalisam através do mesmo mecanismo de desacilação. Em uma primeira etapa, o grupo nicotinamida do NAD+ é substituído pelo oxigênio da acila do substrato para formar um intermediário 1′-O-alquilamidato (Figura 2b). O rearranjo para um acetal bicíclico 1′–2′ e subsequente hidrólise produzem a proteína desacilada e 2′-O-acil-ADP-ribose. Esse mecanismo desvia-se fortemente da ativação da água dependente de Zn2+ empregada por todas as outras famílias de desacilases, e o único co-substrato NAD+ torna as Sirtuínas sensores metabólicos. A ligação de NAD+ e do substrato proteico acilado induz uma reorientação relativa dos subdomínios ligante de Zn2+ e de dobramento Rossmann, e uma chamada "alça de ligação do cofator" assume uma conformação mais rígida, seguida por um estado fechado após a transferência de acila, para apoiar a catálise.
Modulação farmacológica da Sirtuína
Como as Sirtuínas são alvos terapêuticos atraentes, esforços consideráveis têm sido direcionados para o desenvolvimento de ativadores e inibidores específicos de Sirtuínas, como ferramentas para estudar a função das Sirtuínas e potencialmente como tratamentos para condições relacionadas à idade. Avanços na bioquímica das Sirtuínas, ensaios e estruturas cristalinas de complexos Sirtuína/modulador revelaram uma interação intrincada de compostos com a estrutura e o mecanismo das enzimas, e esses insights estão agora começando a apoiar o desenvolvimento de moduladores farmacológicos de Sirtuínas.
Ativação da SIRT1
Compostos ativadores de Sirtuínas (STACs)
O potencial terapêutico do aumento da atividade da SIRT1 em mamíferos, demonstrado em modelos animais e ensaios clínicos iniciais (veja abaixo), torna essa enzima um alvo farmacológico atraente. Esforços seminais do laboratório de David Sinclair em 2003 levaram à descoberta da primeira geração de ativadores de SIRT1 em uma triagem de alto rendimento usando um substrato peptídico chamado "Fluor de Lys" (FdL), Ac-Arg-His-Lys-(acetil-Lys)-AMC. Várias classes de polifenóis vegetais, como buteína, piceatannol, isoliquiritigenina, mostraram ativar a SIRT1 recombinante e prolongar a vida útil de Saccharomyces cerevisiae (Tabela 1). O mais eficaz desses STACs, ativando a SIRT1 em mais de 10 vezes, é o resveratrol (3, 5, 4′-tri-hidroxiestilbeno; Tabela 1), um produto natural presente em uvas e vinhos tintos. Uma variedade de derivados sintéticos do resveratrol com modificações na posição 4′ do anel B resultou em menor toxicidade para células humanas e maior potência em relação à ativação da SIRT1 e extensão da vida útil em leveduras em brotamento, mostrando que é possível melhorar os STACs naturais.
A implicação das Sirtuínas no envelhecimento e em doenças, e a descoberta e as limitações dos STACs naturais, como biodisponibilidade e especificidade limitadas, levaram empresas farmacêuticas a buscar ativadores sintéticos. Essas campanhas foram apoiadas pela evolução dos ensaios de Sirtuína para formatos mais robustos e flexíveis, por exemplo, para polarização de fluorescência sensível e configurações robustas de espectrometria de massa. Milne e colaboradores relataram STACs sintéticos com um núcleo imidazo[1,2-b]tiazol, como SRT1720 (Tabela 1), que são estruturalmente não relacionados ao resveratrol e ativam a SIRT1 de forma muito mais potente. Esses ativadores têm sido frequentemente usados em estudos de pesquisa e também geraram dados de eficácia pré-clínica e de prova de conceito clínica, sendo que o composto mais avançado desta série, SRT2104 (Tabela 1), parece promissor para o tratamento da Psoríase (veja abaixo). STACs de uma variedade de quimiotipos, incluindo oxazolo[4,5-b]piridina, tiazolopiridina, benzimidazol, imidazo[4,5-c]piridina e ureia em ponte, foram desenvolvidos para melhorar a potência de ativação, as propriedades físico-químicas e a capacidade de desenvolvimento, e parecem ter um potencial terapêutico ainda maior. Outra classe não relacionada de compostos baseados em 1,4-di-hidropiridina (DHP) contendo um grupo benzila na posição N1 (Tabela 1) foi relatada como ativadora de SIRT1, SIRT2 e SIRT3 em ensaios FdL e também de SIRT1 em ensaios enzimáticos acoplados.
Estruturas dos complexos Sirtuína/STAC
Os insights estruturais sobre as Sirtuínas de mamíferos começaram com a apo SIRT2, e os insights sobre outras isoformas e complexos Sirtuína/modulador seguiram lentamente. Particularmente para a SIRT1, a isoforma mais estudada, a biologia estrutural da enzima e seus moduladores tem ficado atrás dos avanços significativos na biologia e farmacologia da SIRT1. A primeira estrutura da SIRT1 humana compreendeu apenas o domínio catalítico ligado ao NAD+ e a um inibidor relacionado ao Ex-527 (veja abaixo), confirmando a estrutura genérica do núcleo catalítico. Posteriormente, um complexo do domínio catalítico da SIRT1 com um peptídeo representando sua região "regulatória C-terminal" (CTR) de aproximadamente 20 resíduos foi caracterizado, racionalizando como ele potencializa a atividade da SIRT1. A CTR forma uma β-hairpin e estende a folha β do domínio catalítico (Figura 2c). O avanço mais recente na biologia estrutural da SIRT1 revelou o modo de modulação da SIRT1 pelo STAC natural resveratrol ou por um STAC sintético do quimiotipo ureia em ponte. A chave para esses estudos foi o uso de construções proteicas da SIRT1 que incluem a região N-terminal adjacente ao domínio catalítico, que havia sido sugerida como formando um domínio enovelado.
Cao et al. relataram um complexo ternário de SIRT1/peptídeo FdL/resveratrol usando um constructo SIRT1(143–512) diretamente ligado a SIRT1(641–665) e mutações de cisteína para serina (SIRT1-143CS: C235S, C268S, C501S e C502S). N-terminal ao domínio catalítico, apresenta um domínio de ligação STAC de três hélices (SBD), e C-terminalmente o grampo β CTR (Figura 2c) O domínio catalítico forma poucas interações diretas com o SBD, exceto pela cadeia polipeptídica de conexão e uma interação de ligação de hidrogênio/eletrostática entre Glu230 e Arg446. A estrutura de co-cristal SIRT1/FdL/resveratrol revelou a ligação de três moléculas de resveratrol ao SIRT1, duas das quais formam ligações de hidrogênio tanto com o SBD quanto com o peptídeo substrato, assim interligando o sítio alostérico do SBD e o sítio ativo. A terceira molécula de resveratrol interage apenas com o domínio catalítico e o peptídeo substrato e parece ser menos crucial para a ativação do SIRT1, consistente com a observação de que a ativação eficiente do SIRT1 contra outros substratos requer o SBD. No entanto, no complexo SIRT1/FdL/resveratrol, o fluoróforo do substrato, que ocupa o canal que normalmente acomoda os resíduos +1 e +2 de substratos regulares, forma interações hidrofóbicas pronunciadas com todas as moléculas de resveratrol, provavelmente racionalizando a influência da sequência do substrato nos efeitos do composto. Interessantemente, uma estrutura anterior de SIRT5/FdL/resveratrol também revelou uma interação direta substrato/ativador dominada por contatos hidrofóbicos através do fluoróforo, e uma posição aproximadamente relacionada à terceira molécula de resveratrol em SIRT1/FdL/resveratrol, ligada entre loops do lóbulo pequeno e do lóbulo de dobramento Rossmann do núcleo catalítico, respectivamente (Figura 2d). Similarmente, em um complexo SIRT3/FdL com o derivado do resveratrol inibidor de SIRT3, piceatannol, a pose do composto se assemelha à da segunda molécula de resveratrol no complexo SIRT1/FdL/resveratrol, sugerindo alguma convergência em termos do modo de ligação do resveratrol entre diferentes isoformas de sirtuína, bem como divergência devido à ausência de SBD em isoformas diferentes de SIRT1.
Por volta da mesma época do complexo SIRT1/FdL/resveratrol, Dai et al. relataram estruturas de SIRT1 complexado com um STAC sintético do quimiotipo ureia em ponte. Neste estudo, foi empregado um constructo "mini-SIRT1", que abrange o SBD, o domínio catalítico e o peptídeo CTR. A estrutura geral é semelhante à da SIRT1-143CS, exceto pela orientação do SBD N-terminal em relação ao domínio catalítico (Figura 2e). Nos três complexos mini-SIRT1/STAC-11, o SBD N-terminal aponta para mais longe do domínio catalítico. A comparação das orientações relativas nas três estruturas mini-SIRT1/STAC-11 indica que elas são provavelmente influenciadas pelo empacotamento cristalino. Diferentemente do resveratrol, o STAC-11 se liga à SIRT1 com estequiometria 1:1, em um sítio de ligação definido no SBD (Figura 2e). O sítio de ligação é uma depressão superficial hidrofóbica rasa com um único parceiro de interação polar, Asn226, e uma bolsa hidrofóbica mais profunda e descentrada que acomoda o grupo CF3 do STAC-11. Esse modo de ligação é consistente com as relações estrutura-atividade observadas em múltiplos quimiotipos de STAC, indicando a necessidade de planaridade geral do arcabouço central mantida por uma ligação de hidrogênio intramolecular. A mutagênese suporta o modo de ligação do composto para SIRT1 de comprimento total e para STACs de vários outros quimiotipos. Estruturas e resultados bioquímicos sugerem uma conformação "fechada" ativada, onde o SBD se empacota sobre o complexo sítio ativo/substrato (Figura 2f), permitindo que o ativador ligado ao SBD interaja com o substrato, como observado nos complexos FdL de SIRT1 e SIRT5 (Figura 2c,d). Um estudo de troca hidrogênio-deutério mostrou, de fato, um acoplamento entre o sítio SBD e o sítio ativo. Esse acoplamento é prejudicado por uma mutação Glu230Lys, que abole a ativação da SIRT1 pelo resveratrol e por uma ampla gama de STACs quimicamente diversos. Uma interação eletrostática entre esse Glu230 e Arg446 foi proposta para estabilizar a conformação "fechada" ativada, com base em uma modelagem com o SBD rotacionado como um corpo rígido ao redor do conector flexível, aproximando Glu230 de Arg446 e o STAC-11 ligado do sítio ativo e do substrato ligado (Figura 2f), e apoiada por um resgate de ativação do mutante de reversão de carga dupla (Glu230Lys,Arg446Glu). Uma interação Glu230-Arg446 foi de fato observada no complexo SIRT1-143CS/peptídeo FdL/resveratrol, corroborando a importância dessa conformação "fechada" do SBD e do domínio catalítico. Curiosamente, um arranjo relacionado do domínio catalítico e da extensão N-terminal (embora sem homologia de sequência significativa com SIRT1) foi observado para a Sir2 de levedura em seu complexo com um fragmento de sua proteína ativadora Sir4, que é posicionado sobre o sítio ativo via ligação ao domínio N-terminal. Uma estrutura experimental da conformação ativada da SIRT1 com um substrato natural ainda precisa ser elucidada, no entanto.
A ativação por moléculas pequenas com substratos fisiológicos foi mais recentemente também estabelecida e caracterizada estruturalmente para a SIRT6. A atividade de desacetilação da SIRT6 foi inicialmente descoberta como sendo ativada por ácidos graxos livres, porém concentrações na ordem de várias centenas de micromolares são necessárias para esse efeito, o que experimentos de competição indicaram envolver o canal de ligação de acila. Mais recentemente, foram descritos os primeiros ativadores sintéticos e mais potentes de SIRT6 (IC50 ~38 μM para o ativador mais forte, UBCS039; Tabela 1). Eles são baseados em um arcabouço de pirrolo[1,2-a]quinoxalina, e estruturas cristalinas de complexos de SIRT6 com ADP-ribose e ativadores ou um derivado inativo revelaram o sítio de ligação e detalhes das interações (Figura 2g). Os compostos ocupam com seu arcabouço de pirrolo[1,2-a]quinoxalina o cone bastante hidrofóbico na região de saída do canal de ligação de acila da enzima. As interações hidrofóbicas não direcionadas posicionam a base do pirrolo[1,2-a]quinoxalina em direção ao solvente, mas permitem variações na orientação planar de vários compostos relacionados dentro do cone de saída hidrofóbico. Detalhes da orientação aparentam ser determinados por contribuições de interação dominantes de substituintes no N5 do pirrolo[1,2-a]quinoxalina (grupo N) e, em particular, no C4 (grupo C). As diferentes inclinações planares permitem que três derivados ligeiramente diferentes posicionem seus grupos C 3-piridil idênticos em um "bolsão do grupo C" hidrofóbico dentro do canal de acila. Comparações desses complexos com compostos sugerem que o grupo C serve como uma porção de ancoragem principal, enquanto o pirrolo[1,2-a]quinoxalina e o grupo N contribuem com interações de ligação mais fracas e menos específicas. Essas análises sugerem que modificar em particular o grupo N para melhorias na solubilidade e potência será necessário para aplicações farmacológicas mais amplas. Curiosamente, a comparação dos complexos SIRT6/ativador com os complexos SIRT6/substrato revelou ainda que os compostos ocupam uma região do canal de acila que acomoda a extremidade distal de substratos de acila mais longos. Consistentemente, o peptídeo miristoíla e o composto ligam-se competitivamente, ilustrando que esses compostos e seu sítio de ligação permitem modular diferencialmente as atividades de desacetilação (ativação alostérica) e desmiristoilação (inibição competitiva) da Sirt6.
Mecanismos de ativação da Sirtuína
A caracterização enzimática da ativação de SIRT1 pelo resveratrol sugeriu uma redução no Km para o substrato peptídico acetilado, consistente com o fechamento do sítio ativo proposto após a ligação do ativador. Inicialmente, a observação de que não se obtém ativação para o resveratrol ou STACs sintéticos de primeira geração quando o fluoróforo do substrato peptídico FdL é removido gerou controvérsias sobre a ativação das sirtuínas. Um modelo oposto à ligação direta SIRT1/ativador sugeriu que os STACs formavam complexos com o fluoróforo do substrato em solução, levando os autores desse estudo a concluir que os efeitos dos STACs em células e animais poderiam ser indiretos. No entanto, extensos estudos mecanísticos e estruturais dos últimos cinco anos estabeleceram de forma conclusiva que os STACs interagem diretamente com SIRT1 e outras isoformas, e que o fluoróforo do FdL na verdade mimetiza aminoácidos naturais que ocorrem em substratos nativos das sirtuínas. Aminoácidos do substrato, em sua maioria hidrofóbicos, aparentemente formam contatos semelhantes aos do fluoróforo do FdL (Figura 2c,d), mediando a conformação fechada ativada e racionalizando o efeito de ativação específico do substrato. No caso de SIRT1, a interação adicional do STAC com o SBD resulta em um sítio de ligação composto (Figura 2c,f) e permite a ativação potente e pronunciada dessa isoforma. As isoformas de sirtuína responsivas ao resveratrol que não possuem o SBD, como SIRT3 e SIRT5, apresentam pequenas interações alça/composto e, portanto, parecem depender mais fortemente da interação substrato/STAC, que é particularmente forte com o substrato FdL, tornando essas isoformas menos suscetíveis a esse mecanismo de ativação. Cumulativamente, esses dados sugerem que os STACs ativadores de SIRT1 se ligam ao seu SBD e aproximam o SBD ligado ao STAC do sítio ativo e do substrato, resultando em um sítio de ligação composto para aumentar a ligação do substrato e, assim, produzir um efeito ativador. Qual(is) ligante(s) fisiológico(s) ou mecanismos de regulação exploram o SBD e induzem a conformação ativada de SIRT1 permanece uma questão em aberto.
Compostos derivados de 1,4-di-hidropiridina (DHP) também foram descritos como ativadores de SIRT1 (Tabela 1), tanto in vitro quanto em sistemas celulares, mas ainda não há informações mecanísticas disponíveis para eles. Alguns dos DHPs também aumentaram a atividade de SIRT2 e SIRT3 no ensaio FdL. Apesar da falta do SBD da SIRT1, essas isoformas podem ser suscetíveis a um mecanismo de ativação semelhante ao da SIRT1, pelo menos com o substrato FdL e seu fluoróforo altamente hidrofóbico que permite interações pronunciadas com STACs do tipo resveratrol, mesmo sem o SBD (veja acima). No entanto, para fundamentar a relevância dos efeitos ativadores dos DHPs sobre SIRT2 e SIRT3, será essencial confirmá-los com substratos fisiológicos não modificados. Curiosamente, foi relatado que o lignano honokiol, relacionado ao DHP, ativa a desacetilação dependente de SIRT3 da superóxido dismutase in vivo, mas o composto também aumentou a expressão de SIRT3 e uma caracterização detalhada de seu potencial efeito ativador de SIRT3 ainda está por vir.
O sítio de ligação para as pirrolo[1,2-a]quinoxalinas ativadoras de SIRT6 é claramente distinto daquele caracterizado para os STACs de SIRT1, embora ambos os tipos de ativadores pareçam explorar aberturas alternativas do sítio ativo e possam compartilhar características mecanísticas. Os ativadores de SIRT6 se ligam, independentemente do substrato, ao canal acil e podem induzir uma conformação enzimática com maior afinidade pelo peptídeo substrato, conforme sugerido por tais efeitos cinéticos de ácidos graxos livres, que se supõe também se ligarem ao canal acil com base em experimentos de competição. No entanto, a comparação dos estados conformacionais de SIRT6 com um complexo SIRT6/ativador não revelou alterações conformacionais significativas, e o mecanismo cinético e estrutural exato da ativação ainda precisa ser determinado. Contudo, a ativação é mediada por um sítio único de SIRT6, que é criado por uma alça de ligação do cofator reduzida e um feixe de hélices vizinho em comparação com SIRT1 e SIRT5 (Figura 2c,d,g), tornando-o altamente atraente para o desenvolvimento de moduladores específicos de SIRT6. Em contraste, o sítio ativador no complexo SIRT5/resveratrol, que parece também contribuir para o sítio de STAC de SIRT1 (veja acima), é uma abertura do sítio ativo de SIRT1/5 ocluída em SIRT6 por seu N-terminal. Curiosamente, foi demonstrado que Ser10 dentro deste N-terminal serve como um sítio de fosforilação mediando a ativação da atividade de ADP-ribosilação relacionada de SIRT6, e é tentador especular que possa haver características mecanísticas comuns para este efeito e a ativação de SIRT1/5 devido aos sítios reguladores semelhantes nos núcleos catalíticos.
Abordagens indiretas para aumentar a atividade das Sirtuínas
Além da ativação direta de sirtuínas, estratégias indiretas também foram tentadas. Em princípio, aumentar os níveis de expressão das sirtuínas poderia ser uma abordagem para impulsionar a atividade das sirtuínas, mas a regulação da expressão gênica é complexa e acoplada a outras proteínas, tornando essa abordagem inadequada para ativação específica. A iso-nicotinamida (iso-NAM), um competidor do inibidor endógeno de sirtuínas nicotinamida, impede a reação de troca de bases resultante da religação inibitória da nicotinamida a um complexo sirtuína/intermediário (veja abaixo) e a reformação dos substratos. A iso-NAM, portanto, suprime a inibição das sirtuínas, resultando em uma aparente ativação. No entanto, as concentrações de iso-NAM precisam atingir a faixa milimolar para uma ativação eficaz das sirtuínas, e o efeito estimulatório é limitado ao nível da inibição inicial pela nicotinamida. Além disso, a iso-NAM ativa todas as isoformas de sirtuínas de forma similar. Para uma estratégia de "ativação por desrepressão" mais específica, a identificação de moléculas que interrompam a interação entre SIRT1 e sua proteína parceira inibitória, Dbc1 (Deleted in Breast Cancer 1), foi tentada, mas ainda não há compostos promissores disponíveis. Da mesma forma, poder-se-ia imaginar identificar compostos que fortaleçam a interação de SIRT1 com a proteína AROS (Active Regulator of Sirt1), embora o efeito exato dessa proteína sobre SIRT1 seja controverso. Essas estratégias também poderiam ser usadas para outras isoformas de sirtuínas, mas poucas proteínas reguladoras foram identificadas até o momento. Uma estratégia relacionada para a ativação de sirtuínas é aumentar as concentrações intracelulares de NAD+, seja inibindo enzimas consumidoras de NAD+ como CD38 ou estimulando a biossíntese de NAD+. Os precursores de NAD+ nicotinamida ribosídeo (NR) e nicotinamida mononucleotídeo (NMN) foram usados com sucesso para estimulação de sirtuínas via aumento dos níveis de NAD+, mas tal efeito é, obviamente, inespecífico, estimulando todas as isoformas de sirtuínas e afetando quaisquer outras enzimas e processos dependentes de NAD+, como a regulação de PARP-1.
Inibição de sirtuínas
Para algumas fisiopatologias e isoformas de sirtuínas, a inibição em vez da ativação é desejada, por exemplo, para SIRT2 em doenças neurodegenerativas. Avanços nos ensaios e um número crescente de estruturas de complexos sirtuína/inibidor apoiam os esforços contínuos para desenvolver inibidores altamente potentes e específicos direcionados a sirtuínas.
Mimetizadores de substrato e outros inibidores competitivos de acil-peptídeos
Muitos inibidores de sirtuína têm como alvo a fenda de ligação do polipeptídeo e/ou o bolsão do NAD+ para inibição competitiva. Características específicas de isoformas, refletidas por diferentes preferências quanto à sequência do substrato e modificação acílica, indicam que o sítio do acil-peptídeo pode ser promissor para inibição seletiva. Uma abordagem direta que o explora são os tioacil-peptídeos, que formam um intermediário tioalquilimidato estável e, assim, prendem a enzima. Inibidores tioacetil altamente potentes foram desenvolvidos, por exemplo, para SIRT3 e SIRT1, mas sua seletividade é baixa devido à limitada especificidade de sequência das sirtuínas. Além disso, explorar suas diferentes seletividades acílicas produziu inibidores potentes e/ou específicos para isoformas. Uma modificação etoximalonil possibilita a inibição seletiva de SIRT1, e um grupo 3-metil-3-fenilsuccinil proporciona inibição potente e específica de SIRT5 ao explorar seu bolsão de ligação único para um carboxilato distal (Figura 3a). Um pentapeptídeo tiossuccinil foi descrito para inibição moderadamente potente de SIRT5 em ambiente celular. No entanto, a maioria dos peptídeos é incapaz de atravessar membranas e é instável in vivo, estimulando esforços para reduzir tais ligantes aos seus elementos essenciais para a ligação. Compostos ativos em células foram obtidos, por exemplo, modificando os grupos α-amino e α-carboxi da acil-Lisina com um grupo benziloxicarbonil e um grupo anilino, respectivamente, e uma Lisina protegida com modificação benziloxicarbonil-5-aminoglutaril resultou em seletividade para Sirt5 e atividade celular. Tais grupos acílicos maiores permitem explorar o bolsão de carboxilato específico da SIRT5 e simultaneamente o sítio C como um bolsão de ligação preferencial para inibidores (veja abaixo), e o refinamento adicional de compostos derivados de acil-Lisina parece, portanto, atraente para o desenvolvimento de inibidores de sirtuína.
N-alquiladas tiobarbitúricas são assumidas por explorar, com certa especificidade, o bolsão de acil-Lisina da SIRT5. A competição por acil-peptídeo foi demonstrada para o cambinol (Tabela 1), uma hidroxinaftila distantemente relacionada ao Sirtinol, um dos primeiros e fracos inibidores de Sirtuínas relatados. O cambinol inibe com especificidade e potência moderadas, mas um derivado mais potente e moderadamente específico para SIRT3 indica potencial para esta classe de compostos. A enorme diarilureia suramina bloqueia tanto o sítio de ligação do acil-peptídeo quanto o do NAD+ de forma potente, mas seu tamanho e efeitos não específicos sobre Sirtuínas e muitos outros alvos a tornam menos promissora para desenvolvimento adicional. O inibidor específico de SIRT2, permeável ao cérebro, baseado em sulfobenzol, Ak7, também parece bloquear o sítio do NAD+ e do peptídeo, e parece mais promissor devido ao seu tamanho mais compacto e efeitos neuroprotetores em um modelo de Doença de Parkinson. Estudos de docking produziram inibidores pseudopeptídicos com certa seletividade SIRT2/SIRT3, mas baixa potência, e inibidores seletivos de SIRT2 com características químicas ainda não adequadas para aplicações farmacológicas. Um destes últimos compostos pôde ser desenvolvido no potente inibidor de oxadiazol seletivo para SIRT2 e compacto UBCS0137 (Tabela 1), e uma estrutura cristalina de SIRT2/oxadiazol confirmou que esses compostos exploram uma extensão isoforma-específica do bolsão acil do substrato. A extensão de ligação acil também foi proposta para acomodar as 2-anilinobenzamidas inibidoras de SIRT1 e SIRT2, com a potente 3′-(3-fluoro-fenetiloxi)-2-anilinobenzamida (Tabela 1) mostrando inibição seletiva de SIRT2, e a altamente potente (IC50 42 nM) e seletiva para SIRT2 sobre SIRT1/3, N-(4-((3-(2-((4,6-dimetilpirimidin-2-il)tio)acetamido)benzil)oxi)fenil)tiofeno-2-carboxamida (Tabela 1). O canal acil de SIRT2 e sua extensão podem sofrer mudanças conformacionais que contribuem para a inibição potente e seletiva de SIRT2 pelo SirReal2 (Tabela 1) e pelas tienopirimidinonas (Tabela 1; Figura 3b), e o bolsão específico de SIRT2 e sua dinâmica podem explicar por que essa isoforma parece particularmente suscetível à inibição específica por compostos tipo-droga.
Um inibidor potente e parcialmente seletivo de SIRT3, atuando competitivamente com o substrato acetil-Lisina e não competitivamente com o NAD+, é o SRT1720 (Tabela 1). Uma estrutura SIRT3/SRT1720/análogo-NAD+ mostra que o inibidor ocupa parte do canal de ligação da acetil-Lisina e interage firmemente com o NAD+ e uma conformação única do loop cofator. Interessantemente, o composto foi inicialmente descrito como um ativador de SIRT1, ilustrando as diferenças significativas entre isoformas.
Inibidores do sítio C e do sítio C estendido
A ligação produtiva do NAD+ posiciona sua porção nicotinamida no bolsão C da Sirtuína. Após a formação do alquilimidato e a liberação da nicotinamida, a nicotinamida livre pode se religar ao bolsão C e reverter essa etapa (chamada de troca de base), resultando na inibição da reação de desacilação. A nicotinamida é, portanto, um inibidor pan-Sirtuína, possivelmente com relevância fisiológica, mas as potências diferem entre as isoformas e até mesmo entre as atividades de desacilação. Ela inibe a atividade de dessuccinilação da SIRT5 com uma potência típica para os efeitos da Sirtuína (IC50 21 μM), mas dificilmente afeta sua atividade de desacetilação, provavelmente devido ao impedimento estérico causado pela arginina específica da SIRT5 que reconhece os carboxilatos dos substratos distais. O inibidor de quinase e Sirtuína, GW5074, também mostrou um efeito dependente do acil, inibindo a atividade de dessuccinilase da SIRT5, mas não sua atividade de desacetilase. Assim, existem características específicas da isoforma próximas ao sítio C que devem permitir o desenvolvimento de inibidores seletivos. Um inibidor potente de Sirtuína que explora o sítio C e mostra alguma seletividade de isoforma é o Ex-527 (Tabela 1). Ele explora o mecanismo único de desacilação da Sirtuína para inibir fortemente a SIRT1, moderadamente a SIRT2/3/6, e não a SIRT5, e entrou em um ensaio clínico para o tratamento da doença de Huntington (veja abaixo). O composto se liga ao sítio C e a uma região hidrofóbica adjacente ("sítio C estendido", ECS; Figura 3c). Seu complexo com a Sirtuína apo ou na presença de NAD+ é facilmente dissociado pelo substrato acil, e um complexo inibitório estável é formado somente após a geração do coproduto 2′-O-acetil-ADP-ribose, que fornece parte do bolsão de ligação do inibidor (Figura 3c). Curiosamente, todos os resíduos que interagem diretamente com o Ex-527 são idênticos nas isoformas inibidas de forma diferente, e a cinética de formação e/ou dissociação do produto parece determinar suas sensibilidades ao Ex-527. O sítio de ligação do Ex-527, portanto, permite uma inibição potente da Sirtuína, mas para melhorias adicionais, modificações do Ex-527 que alcancem regiões mais distantes e específicas da isoforma serão necessárias.
AGK2 (Tabela 1) é um inibidor potente e amplamente utilizado da SIRT2, com especificidade de isoforma superior a 10 vezes e efeitos protetores em modelos da Doença de Parkinson, e a tiazol MIND4 é um potente inibidor da SIRT2 com efeitos neuroprotetores em modelos da Doença de Huntington. Ambos os compostos são considerados como explorando o sítio C, e a MIND4, adicionalmente, a extensão acil da SIRT2 (veja acima), mas validações estruturais ainda são aguardadas. A ligação ao sítio C é estabelecida para os inibidores de Sirtuína mais potentes relatados até agora, as tieno[3,2-d]pirimidina-6-carboxamidas obtidas através da triagem de uma biblioteca de compostos combinatória "Encoded Library Technology" (ELT). O composto mais potente, ELT-11c (Tabela 1), inibe a SIRT3 com um IC50 de 4 nM, e as estruturas do complexo SIRT3/ELT mostram que os inibidores ocupam o bolsão C mais o canal da acetil-lisina (Figura 3d). A tieno[3,2-d]pirimidina forma interações de empilhamento π com uma Phe conservada da alça de ligação do cofator, e a carboxamida forma ligações de hidrogênio com resíduos do bolsão C comparáveis à nicotinamida e ao Ex-527. No entanto, consistente com a conservação dessas características das Sirtuínas, os compostos ELT inibem SIRT1, 2 e 3 com potências comparáveis. Os compostos ELT, no entanto, parecem ser leads interessantes para a inibição de Sirtuínas, pois não apresentam fortes efeitos fora do alvo.
Em resumo, o sítio C das Sirtuínas parece ser um proeminente sítio de ligação de ligantes, e variações vizinhas devem – e provavelmente o fazem para vários compostos específicos – permitir a inibição isoforma-específica.
Inibidores de Sirtuína relacionados ao Resveratrol
Resveratrol e polifenóis relacionados (Tabela 1) foram inicialmente identificados como ativadores de Sirtuínas, mas o resveratrol também pode inibir a SIRT1, dependendo do substrato utilizado (ver acima). Ele também inibe a SIRT3 e a SIRT5, novamente dependendo do substrato. Compostos relacionados ao resveratrol foram especulados como agindo sobre as Sirtuínas por meio de dois sítios de ligação diferentes, uma vez que a ativação da SIRT1 com substratos regulares depende do SBD específico da isoforma, mas insights estruturais sobre a ativação de Sirtuínas sugerem, em vez disso, um sítio de ligação bipartido composto por elementos do sítio ativo (incluindo o substrato ligado) e alças do núcleo catalítico ou o SBD na SIRT1 (ver acima). As interações diretas entre ativador e substrato aparentemente influenciam os detalhes da ligação do substrato e, consequentemente, a catálise. No entanto, os contatos com o substrato parecem artificialmente intensificados em complexos FdL através do fluoróforo hidrofóbico FdL, tornando esses substratos mais sensíveis a moduladores e os contatos do SBD menos relevantes, e mais estudos serão necessários para compreender completamente os mecanismos de modulação das Sirtuínas e o padrão complexo de efeitos dependentes da isoforma e do substrato. Além das Sirtuínas, o resveratrol afeta uma variedade de outros alvos (por exemplo, quinases, ATP sintase), e conclusões moleculares de estudos fisiológicos com resveratrol devem, portanto, ser tiradas com extrema cautela. Os efeitos pleiotrópicos, juntamente com sua potência moderada contra Sirtuínas e biodisponibilidade limitada, tornam o resveratrol menos provável de ser adequado como medicamento terapêutico. Portanto, derivados como o piceatannol (Tabela 1) mais solúvel e a polidatina e outros polifenóis foram investigados como inibidores de Sirtuínas, mas produziram efeitos em sua maioria fracos e/ou inespecíficos. No entanto, o 4′-bromo-resveratrol mostrou potência promissora contra SIRT1 e SIRT3, com excelente discriminação (ou seja, nenhum efeito) contra Sirt5. O composto inibe através do sítio C e de um bolsão vizinho "ECS III", ou seja, explora um sítio de ligação diferente do composto original. O bolsão ECS III que acomoda a porção bromofenila varia entre as isoformas de Sirtuína e pode permitir o desenvolvimento de compostos seletivos para isoformas que explorem o sítio C, que parece ser um bolsão de ligação preferido, mas carece das diferenças entre isoformas necessárias para seletividade (ver acima). Curiosamente, o composto SDX-437, mais distantemente relacionado ao resveratrol, foi relatado como inibidor potente da SIRT3, com pouco efeito sobre a SIRT1, mas uma contribuição do bolsão do 4′-bromo-resveratrol ainda precisa ser analisada. Outros inibidores de Sirtuínas
Muitos compostos adicionais, de diferentes famílias de compostos, foram descritos como tendo efeitos sobre as Sirtuínas ou em sistemas biológicos via modulação de Sirtuínas. Exemplos são as aciltioureias tenovin-1 e tenovin-6 e o benzotiazol AC-93253; ou compostos naturais como floroglucinóis e tanikolídeos. Tais compostos, embora carecendo da combinação de potência, seletividade ou propriedades farmacológicas necessárias para um uso mais amplo ou mesmo para uma caracterização rigorosa de sua seletividade, contribuíram para o conhecimento das estruturas químicas que modulam as Sirtuínas. Essas classes de compostos químicos com efeitos relatados sobre as Sirtuínas estão listadas de forma abrangente em revisões anteriores.
Moduladores de Sirtuínas como fármacos terapêuticos – estado da arte
Várias isoformas de Sirtuínas parecem ter potencial para serem usadas como alvos terapêuticos, mas até o momento apenas moduladores de SIRT1 entraram na clínica. O STAC natural resveratrol sofreu de baixa biodisponibilidade e potência, e - como os primeiros STACs sintéticos, como o SRT1720 – de especificidade limitada ao alvo. Esta revisão se concentrará em um inibidor de SIRT1 e em novos ativadores sintéticos de SIRT1 com propriedades superiores que avançaram para a clínica. A experiência clínica com o composto promíscuo resveratrol pode ser encontrada na revisão de.
Inibidores de SIRT1
O único inibidor seletivo de SIRT1 a entrar na clínica é o selisistat, também conhecido como Ex-527 ou SEN0014196, que foi levado a um estudo em voluntários saudáveis normais e também a um estudo em pacientes com Doença de Huntington (DH) pela Siena Biotech. No ensaio em voluntários saudáveis, o selisistat foi administrado em doses únicas de até 600 mg e em doses repetidas de até 300 mg. O selisistat foi considerado seguro e bem tolerado em todas as doses e mostrou exposição proporcional à dose até 300 mg neste estudo. No estudo em pacientes com DH, o selisistat foi administrado uma vez ao dia em doses de 10 ou 100 mg por 14 dias em um estudo duplo-cego, controlado por placebo. O selisistat foi considerado bem tolerado, sem efeitos adversos, e os níveis circulantes de huntingtina solúvel não foram afetados pelo selisistat neste estudo curto. Um estudo de 12 semanas com selisistat em doses de 50 e 200 mg também foi realizado em pacientes com DH (ClinicalTrials.gov), mas nenhum resultado foi publicado deste estudo. A Siena Biotech pediu falência em abril de 2015 e parece que todo o trabalho clínico com selisistat foi interrompido.
Ativadores de SIRT1
Três pequenas moléculas ativadoras de SIRT1 (SRT2104, SRT2379, SRT3025) foram levadas para a clínica pela GlaxoSmithKline. A SRT2104 é a mais estudada entre as ativadoras de pequenas moléculas, tendo participado de quatorze ensaios clínicos (www.clinicaltrials.gov). A SRT2379 mostrou-se bem tolerada em um estudo clínico com voluntários saudáveis do sexo masculino, mas não apresentou efeito sobre a resposta de citocinas a um desafio com LPS em doses de até 1.000 mg, e o desenvolvimento posterior foi interrompido. A SRT3025 foi testada em voluntários saudáveis do sexo masculino em doses de até 3.000 mg e foi bem tolerada, mas apresentou um efeito de prolongamento dose-dependente no QTc e, embora nenhum dos achados de telemetria tenha sido considerado clinicamente significativo, o desenvolvimento posterior da SRT3025 foi interrompido (Registro de Estudos Clínicos da GSK).
No estudo de primeira vez em humanos (FTIH) com a SRT2104, o composto foi administrado por via oral de forma única ou em um estudo repetido de sete dias em doses de até 3.000 mg. A SRT2104 foi bem tolerada nesses estudos e, embora a exposição sistêmica tenha sido limitada no estudo de administração única, a exposição foi aumentada pela adição de alimentos e pela administração repetida. Em um estudo com voluntários idosos, a SRT2104 foi bem tolerada em doses de até 2.000 mg e produziu uma diminuição no colesterol sérico, nos níveis de LDL e nos triglicerídeos, mas não teve efeito significativo em um teste de tolerância à glicose oral. Reduções semelhantes no colesterol sérico, nos níveis de LDL e nos triglicerídeos foram observadas em um estudo com fumantes de cigarro, por outro lado saudáveis, com 2.000 mg de SRT2104 administrados uma vez ao dia por 28 dias. Em um estudo separado com diabéticos tipo 2, a SRT2104 administrada uma vez ao dia por 28 dias em doses de 250, 500, 1.000 e 2.000 mg também teve um efeito benéfico sobre os lipídios, mas não melhorou o controle da glicose ou da insulina. Este estudo foi caracterizado por farmacocinética altamente variável e consequente baixa exposição à SRT2104.
A SRT2104 também foi examinada em voluntários saudáveis quanto aos efeitos na liberação de citocinas e na coagulação induzida por lipopolissacarídeo (LPS). 2.000 mg de SRT2104 reduziram a liberação de IL-6 e IL-8 induzida por LPS, mas não a de TNFα ou IL-10, e também inibiram a ativação da coagulação pelo LPS.
SRT2104 foi testado em um ensaio clínico para avaliar sua segurança e efeitos anti-inflamatórios em pacientes com colite ulcerativa leve a moderada. O composto mostrou eficácia modesta, mas não estatisticamente significativa nesses pacientes. As limitações do estudo clínico incluem um desenho menos que ideal, incluindo o tamanho limitado dos grupos de tratamento, a ausência de um grupo placebo e a farmacocinética oral variável da molécula e, portanto, o estudo não permitiu conclusões definitivas. Apesar disso, os níveis de calprotectina fecal, um biomarcador de atividade da doença da colite, foram reduzidos em aproximadamente 75% após o tratamento com SRT2104. A redução na calprotectina fecal foi semelhante à obtida com o inibidor de JAK tofacitinibe (Xeljanz®) em seu ensaio bem-sucedido para colite ulcerativa. Os níveis de calprotectina fecal mostraram-se bem correlacionados com os achados histológicos e endoscópicos na DII e podem ser usados para detectar a atividade da doença, prever recaídas e monitorar a resposta à terapia. Também há dados emergentes sobre sua utilidade na avaliação da cicatrização da mucosa.
O estudo de maior duração com SRT2104 foi realizado em pacientes com psoríase moderada a grave, nos quais SRT2104 foi administrado uma vez ao dia durante 12 semanas nas doses de 250, 500 e 1000 mg. Apesar da PK subótima, o SRT2104 mostrou eficácia com base no exame histológico e nos escores de avaliação do médico. Além disso, os níveis cutâneos de SRT2104 foram preditivos de melhora, conforme medido pelos escores do Índice de Gravidade e Área da Psoríase (PASI). Além disso, os pacientes que responderam ao SRT2104 apresentaram alterações significativas nos níveis de expressão de genes conhecidos por estarem envolvidos na psoríase.
Os dados clínicos com o ativador de SIRT1 de primeira geração, SRT2104, são instrutivos. Em primeiro lugar, o fármaco apresenta farmacocinética deficiente e variável após administração oral. Foram feitas tentativas de reduzir a variabilidade farmacocinética e aumentar a exposição sistêmica, modificando as características de liberação das formulações de SRT2104, mas essas tentativas não tiveram sucesso. Em segundo lugar, o SRT2104, em múltiplos estudos, mostrou um efeito sobre os parâmetros lipídicos, incluindo colesterol e triglicerídeos, e, em terceiro lugar, houve também um amplo efeito anti-inflamatório, inclusive em pacientes com colite ulcerativa e psoríase.
No geral, os dados com SRT2104 sugerem que, se novos ativadores de SIRT1 de moléculas pequenas puderem ser desenvolvidos com um bom perfil farmacocinético e de tolerabilidade, eles poderão fornecer novos paradigmas importantes de tratamento, particularmente em doenças inflamatórias.
Perspectivas
Os esforços intensos nos últimos ~15 anos para desenvolver moduladores de moléculas pequenas isoforma-específicas das Sirtuínas geraram insights importantes sobre os papéis fisiopatológicos das Sirtuínas e viram grandes avanços na compreensão dos mecanismos de reação enzimática. Os esforços iniciais de desenvolvimento de fármacos focados em SIRT1 e SIRT2 produziram uma série de inibidores potentes de SIRT2 e ativadores de SIRT1 que já passaram pelos primeiros ensaios clínicos, com evidências de segurança e eficácia. Os dados clínicos iniciais promissores com SRT2104 na psoríase e na síndrome metabólica defendem fortemente a continuação da pesquisa e desenvolvimento de novos ativadores de SIRT1 que tenham melhores propriedades farmacocinéticas permitindo administração oral ou propriedades físico-químicas adequadas para administração tópica, por exemplo, na psoríase. As percepções mecanísticas e estruturais obtidas nos últimos anos apoiarão o desenvolvimento de STACs para outras isoformas de Sirtuína. Há um entusiasmo particular em encontrar ativadores de SIRT6 adequados para a clínica, dados os benefícios para a saúde do SIRT6 em camundongos. As percepções funcionais, como proteínas reguladoras de SIRT1 ou as interações dos domínios SIRT6 e SIRT7 com nucleossomos e cromatina, abrem oportunidades adicionais para modular as Sirtuínas com moléculas pequenas. O campo dos moduladores de Sirtuína amadureceu claramente em um caminho empolgante de desenvolvimento de fármacos que promete tratar doenças comuns e raras que têm necessidades não atendidas consideráveis. Olhando mais para o futuro, se os efeitos notáveis das Sirtuínas em roedores se mantiverem em humanos, os STACs poderão um dia revolucionar a medicina e aumentar o período médio de saúde humana, senão a própria longevidade.
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CONFLITO DE INTERESSES
HD e JLE são funcionários da GlaxoSmithKline, que depositou pedidos de patente relacionados a moduladores de Sirtuína. DAS é consultor e/ou inventor de patentes licenciadas para GlaxoSmithKline, Metrobiotech, Jumpstart Fertility e Liberty Biosecurity. Todos os outros autores declaram que não têm conflito de interesses.
Abreviaturas não padronizadas usadas
CR
restrição calórica
DHP
1,4-di-hidropiridina
ECS
sítio C estendido
ELT
Tecnologia de Biblioteca Codificada
FdL
Fluor de Lys
HD
Doença de Huntington
LPS
lipopolissacarídeo
LDL
lipoproteína de baixa densidade
MLS
sequências de localização mitocondrial
NAM
nicotinamida
SBD
domínio de ligação de STAC
SIR
regulador silencioso de informação
SIRT
Sirtuína
STAC
composto ativador de sirtuína
SIRT4 é uma lisina desacilase que controla o metabolismo da leucina e a secreção de insulina
Nicotinamida e PNC1 governam a extensão da longevidade por restrição calórica em Saccharomyces cerevisiae
Inibição das sirtuínas humanas pela geração in situ de um conjugado lisina-ADP-ribose acetilada
Um estudo de fase II, randomizado, controlado por placebo, duplo-cego, com múltiplas doses de SRT2104, um ativador de SIRT1, em indivíduos com diabetes tipo 2
Extensão da longevidade e proteção de células neuronais pela nicotinamidase de Drosophila
dSir2 no corpo gorduroso adulto, mas não nos músculos, regula a longevidade de forma dependente da dieta
Ganho de função de SirT1 aumenta a eficiência energética e previne diabetes em camundongos
Potencial terapêutico do resveratrol: as evidências in vivo
Descoberta de oxazolo[4,5-b]piridinas e análogos heterocíclicos relacionados como novos ativadores de SIRT1
Inibição do silenciamento e envelhecimento acelerado pela nicotinamida, um suposto regulador negativo da sir2 de levedura e da SIRT1 humana
SirT1 regula o metabolismo energético e a resposta à restrição calórica em camundongos
Retardar o envelhecimento por design: o aumento de NAD+ e compostos ativadores de sirtuínas
Camundongos transgênicos para SIRT1 apresentam fenótipos semelhantes à restrição calórica
Mecanismo de ativação da SIRT1 humana pelo resveratrol
Resveratrol e tratamento do câncer: a hormese é uma questão ainda não resolvida?
Quem vigia os vigilantes? Regulação da expressão e atividade das sirtuínas
Base estrutural para a estimulação alostérica e dependente de substrato da atividade de SIRT1 pelo resveratrol
Inibidores de sirtuínas: a abordagem para afinidade e seletividade
Dieta rica em gordura desencadeia clivagem induzida por inflamação de SIRT1 no tecido adiposo para promover disfunção metabólica
As funções multifacetadas das sirtuínas no câncer
O aumento da atividade durante a restrição calórica requer Sirt1
Química medicinal dos inibidores de sirtuínas
O inibidor de sirtuína-2 AK7 é neuroprotetor em modelos de doença de Parkinson, mas não na esclerose lateral amiotrófica e isquemia cerebral
A restrição calórica promove a sobrevivência de células de mamíferos induzindo a desacetilase SIRT1
Estrutura cristalográfica de um complexo de ativador de SIRT1 com pequena molécula e enzima
Ativação de SIRT1 por pequenas moléculas: evidências cinéticas e biofísicas para interação direta entre enzima e ativador
Análise estrutural e funcional da SIRT1 humana
Descoberta de tieno[3,2-d]pirimidina-6-carboxamidas como potentes inibidores de SIRT1, SIRT2 e SIRT3
SIRT1 e SIRT2: alvos emergentes na neurodegeneração
Investigação da atividade ADP-ribosiltransferase das sirtuínas com análogos de NAD e 32P-NAD
Sirt5 é uma proteína lisina desmalonilase e dessuccinilase dependente de NAD
Substituição de N(épsilon)-tioacetil-lisina por N(épsilon)-acetil-lisina em substratos peptídicos como abordagem geral para inibir desacetilases humanas dependentes de NAD(+)
Ativação da proteína desacetilase SIRT6 por ácidos graxos de cadeia longa e desacilação generalizada por sirtuínas de mamíferos
Catálise e regulação de sirtuínas
Estrutura da histona desacetilase SIRT2
A desacetilase SIRT1 suprime a tumorigênese intestinal e o crescimento do câncer de cólon
As atividades de desacilação da Sirt5 mostram sensibilidades diferenciais à inibição por nicotinamida
O Ex-527 inibe as sirtuínas ao explorar seu mecanismo único de desacetilação dependente de NAD+
Um mecanismo molecular para ativação direta da sirtuína pelo resveratrol
Usando sirtuínas mitocondriais como alvos de fármacos: implicações em doenças e compostos disponíveis
Derivados de floroglucinol guttiferona G, aristoforina e hiperforina: inibidores das sirtuínas humanas SIRT1 e SIRT2
Identificação de uma classe de inibidores de pequenas moléculas da família de desacetilases dependentes de NAD sirtuínas por triagem fenotípica
Restrição calórica e genes SIR2 - em direção a um mecanismo
Investigações estruturais e sintéticas do dímero de tanikolida, um inibidor seletivo de SIRT2, e do tanikolida seco-ácido da cianobactéria marinha de Madagascar Lyngbya majuscula
Sirtuínas de mamíferos: insights biológicos e relevância em doenças
Insights estruturais sobre etapas intermediárias na reação de desacetilação do Sir2
Peptídeos tiossuccinila como inibidores específicos de Sirt5
Restrição calórica e SIRT3 desencadeiam reprogramação global do acetiloma de proteínas mitocondriais
Atividade antitumoral de um inibidor de pequena molécula das enzimas humanas reguladoras de informação silenciosa 2
A deficiência de SIRT3 e a hiperacetilação de proteínas mitocondriais aceleram o desenvolvimento da síndrome metabólica
Farmacocinética e tolerabilidade do SRT2104, um ativador de pequena molécula de primeira classe da SIRT1, após administração oral única e repetida em humanos
Sirtuínas como reguladoras do metabolismo e da longevidade saudável
Ativadores de pequenas moléculas de sirtuínas prolongam a vida útil de Saccharomyces cerevisiae
Sirt1 protege o coração do envelhecimento e do estresse
Base estrutural para a estimulação alostérica da atividade do Sir2 pela ligação de Sir4
Evidência de um mecanismo comum de regulação da SIRT1 por ativadores alostéricos
Ativadores de pequenas moléculas da SIRT1 para o tratamento do envelhecimento e doenças relacionadas à idade
Mecanismos independentes de SIRT1 dos supostos ativadores da enzima sirtuína SRT1720 e SRT2183
Calprotectina fecal: seu escopo e utilidade no manejo da doença inflamatória intestinal
Silenciamento transcricional e a proteína da longevidade Sir2 é uma histona desacetilase dependente de NAD
Sirtuínas no Câncer: um ato de equilíbrio entre estabilidade genômica e metabolismo
SIRT6 regula a secreção de TNF-alfa através da hidrólise de lisina acilada com cadeia longa de ácido graxo
Caracterização bioquímica, localização e distribuição tecidual da forma mais longa da SIRT3 de camundongo
Ativação substrato-específica de sirtuínas pelo resveratrol
O complexo SIR2/3/4 e apenas o SIR2 promovem longevidade em Saccharomyces cerevisiae por dois mecanismos diferentes
Um novo polifenol chalcona inibe a atividade de desacetilase da SIRT1 e o crescimento celular em células HEK293T
A sirtuína SIRT6 regula a vida útil em camundongos machos
O interruptor peptídico é essencial para a atividade de desacetilase da Sirt1
Neohesperidina dihidrocalcona: apresentação de um ativador de pequena molécula da alfa-amilase de mamíferos como um efetor alostérico
Mutações no gene de silenciamento SIR4 podem retardar o envelhecimento em S. cerevisiae
Regulador ativo de SIRT1 coopera com SIRT1 e facilita a supressão da atividade de p53
DBC1 é um regulador negativo de SIRT1
Tri-, tetra- e pentapeptídeos contendo N(épsilon)-tioacetil-lisina como inibidores de SIRT1 e SIRT2
O regulador ativo de SIRT1 é necessário para a sobrevivência de células cancerígenas, mas não para a atividade de SIRT1
AROS tem um efeito dependente do contexto sobre SIRT1
Um estudo randomizado, controlado por placebo de SRT2104, um ativador de SIRT1, em pacientes com psoríase moderada a grave
SIRT6 suprime o câncer pancreático através do controle de Lin28b
Resveratrol melhora a função mitocondrial e protege contra doenças metabólicas ativando SIRT1 e PGC-1alfa
Descoberta, atividade in vivo e mecanismo de ação de um ativador de p53 de molécula pequena
Arquitetura molecular da proteína desacetilase humana Sirt1 e sua regulação por AROS e resveratrol
A ativação de Sirt1 pelo resveratrol é seletiva para a sequência do substrato
Um bolsão de ligação conservado de NAD+ que regula interações proteína-proteína durante o envelhecimento
Um ensaio piloto randomizado, controlado por placebo, duplo-cego de fase I do novo ativador de SIRT1 SRT2104 em voluntários idosos
Acilação de lisina e succinação de cisteína em proteínas por intermediários do metabolismo energético
Requisito de NAD e SIR2 para a extensão da vida útil por restrição calórica em Saccharomyces cerevisiae
Desenvolvimento de análogos de cambinol de pirazolona e isoxazol-5-ona como inibidores de sirtuína
Estudo do arcabouço estrutural de 1,4-di-hidropiridina: descoberta de novos ativadores e inibidores de sirtuína
Sirtuína 4 é uma lipoamidase que regula a atividade do complexo da piruvato desidrogenase
Inibidores da proteína NAD-dependente desuccinilase e demalonilase Sirt5
Formulações de liberação modificada não melhoram a PK do novo ativador de SIRT1 SRT2104 (GSK2245840B)
Suramina: usos clínicos e relações estrutura-atividade
SRT2104 prolonga a sobrevivência de camundongos machos em dieta padrão e preserva a massa óssea e muscular
Sirtuínas em mamíferos: insights sobre sua função biológica
Redistribuição dependente de MEC1 da proteína de silenciamento Sir3 de telômeros para quebras de fita dupla de DNA
Ativadores de molécula pequena de SIRT1 como terapêuticos para o tratamento de diabetes tipo 2
SRT1720 melhora a sobrevivência e a saúde de camundongos obesos
Desenvolvimento de 1,2,4-Oxadiazóis como Inibidores Potentes e Seletivos da Desacetilase Humana Sirtuína 2: Relação Estrutura-Atividade, Estrutura Cristalina de Raios-X e Atividade Anticancerígena
Análise da estrutura cristalina da Sirt2 humana e seu complexo com ADP-ribose
A restrição dietética envolve mecanismos dependentes de NAD(+) e uma mudança para o metabolismo oxidativo
Descoberta de indóis como inibidores potentes e seletivos da desacetilase SIRT1
Estruturas cristalinas de complexos de sirt3 com 4′-bromo-resveratrol revelam sítios de ligação e mecanismo de inibição
Estruturas de complexos da sirtuína 3 humana com ADP-ribose e com carba-NAD(+) e SRT1720: detalhes de ligação e mecanismo de inibição
A redistribuição de SIRT1 na cromatina promove estabilidade genômica, mas altera a expressão gênica durante o envelhecimento
Inibidores da sirtuína 2 resgatam a toxicidade mediada por alfa-sinucleína em modelos da doença de Parkinson
SRT1720, SRT2183, SRT1460 e resveratrol não são ativadores diretos de SIRT1
SIRT1 contém regiões N e C-terminais que potencializam a atividade desacetilase
Estrutura e funções bioquímicas de SIRT6
Estruturas cristalinas da desacilase mitocondrial Sirtuína 4 revelam características de reconhecimento e regulação de acilas isoforma-específicas
Melhora na homeostase da glicose mediada por ativador específico de Sirt1 requer ativação de AMPK independente de Sirt1
Descoberta de inibidores de SIRT3 usando espectrometria de massa SAMDI
Sirt1 protege contra danos metabólicos induzidos por dieta rica em gordura
Resveratrol: uma molécula, muitos alvos
Regulação de SIRT5 na autofagia e mitofagia induzidas por amônia
Ativação neuronal de SIRT1 como um novo mecanismo subjacente à prevenção da neuropatologia amiloide da doença de Alzheimer pela restrição calórica
A restrição calórica reduz o estresse oxidativo pela ativação de SOD2 mediada por SIRT3
Composto contendo tiazol com alvo em SIRT2 e NRF2 com atividade terapêutica em modelos da doença de Huntington
Inibidores baseados em mecanismo da desacilase humana Sirtuína 5: relação estrutura-atividade, insight bioestrutural e cinético
Desacetilase SIRT1 em neurônios SF1 protege contra desequilíbrio metabólico
Um microarranjo de peptídeos acetilômicos revela especificidades e substratos de desacetilação para todas as isoformas humanas de sirtuínas
Quatro genes responsáveis por um efeito de posição na expressão de HML e HMR em Saccharomyces cerevisiae
Os determinantes de longevidade evolutivamente conservados HCF-1 e SIR-2.1/SIRT1 colaboram para regular DAF-16/FOXO
Sondagem química do sítio ativo da sirtuína 5 humana revela sua especificidade acílica de substrato e inibidores baseados em peptídeos
Sir2 medeia a longevidade na mosca através de uma via relacionada à restrição calórica
Inibição seletiva de Sirt2 por rearranjo induzido por ligante do sítio ativo
Identificação de novos arcabouços de inibidores de SIRT3 por triagem virtual
Base estrutural para a função das sirtuínas: o que sabemos e o que não sabemos
Avaliação da exposição colônica, segurança e atividade clínica de SRT2104, um novo ativador oral de SIRT1, em pacientes com colite ulcerativa leve a moderada
SIRT1 promove a resposta adaptativa central à restrição alimentar através da ativação dos núcleos dorsomedial e lateral do hipotálamo
Mecanismos químicos das sirtuínas
Ativação química do silenciamento dependente de Sir2 pelo alívio da inibição por nicotinamida
A bioquímica das sirtuínas
Desenvolvimento baseado em estrutura de novos inibidores de sirtuínas
Base estrutural da inibição da desacetilase humana dependente de NAD+ SIRT5 pela suramina
Um ensaio contínuo de atividade de sirtuína sem qualquer acoplamento a reações enzimáticas ou químicas
Novos ensaios e abordagens para descoberta e design de moduladores de sirtuínas
O homólogo humano do regulador de informação silenciosa (Sir)2, hSIRT3, é uma desacetilase mitocondrial dependente de nicotinamida adenina dinucleotídeo
SIRT3, uma desacetilase sirtuína mitocondrial, regula a função mitocondrial e a termogênese em adipócitos marrons
Paradigmas e armadilhas da pesquisa de longevidade em leveduras
Círculos de rDNA extracromossômicos – uma causa de envelhecimento em leveduras
Inibição baseada em mecanismo das desacetilases Sir2 pelo peptídeo tioacetil-lisina
Sirt3 medeia a redução do dano oxidativo e a prevenção da perda auditiva relacionada à idade sob restrição calórica
Variação genética natural na longevidade de leveduras
Inibição da desacilase humana Sirtuína 5 pelo indol GW5074
Inibidores Seletivos de Sirtuína-2 (SIRT2) Baseados em Tienopirimidinona se Ligam no Bolsão de Seletividade Induzido por Ligante
Um ensaio clínico randomizado, duplo-cego e exploratório com selisistat, um inibidor de SirT1, em pacientes com doença de Huntington
Desenho, síntese e atividade biológica de uma nova série de inibidores seletivos da sirtuína-2 humana
A glutarilação da lisina é uma modificação pós-traducional de proteínas regulada por SIRT5
Dissecção funcional de SIRT6: identificação de domínios que regulam a atividade da histona desacetilase e a localização da cromatina
Transcriptoma derivado de metanálise (MAD) da psoríase define a patogênese "central" da doença
O aumento da dosagem de um gene sir-2 prolonga a vida útil em Caenorhabditis elegans
Caracterização das sirtuínas nucleares: mecanismos moleculares e relevância fisiológica
SIRT7 é Ativada por DNA e Desacetila a Histona H3 no Contexto da Cromatina
Estudos de estrutura-atividade em análogos de suramina como inibidores de histona desacetilases dependentes de NAD+ (sirtuínas)
1,4-Diidropiridinas Ativas na Via SIRT1/AMPK Melhoram a Reparação da Pele e a Função Mitocondrial e Exibem Inibição da Proliferação em Células Cancerígenas
O Ativador Seletivo de Sirtuína 1 SRT2104 Reduz a Liberação de Citocinas Induzida por Endotoxina e a Ativação da Coagulação em Humanos
JNK Fosforila SIRT6 para Estimular o Reparo de Quebras de Dupla Fita de DNA em Resposta ao Estresse Oxidativo Recrutando PARP1 para Quebras de DNA
Efeitos cardiovasculares de um novo ativador de SIRT1, SRT2104, em fumantes de cigarro saudáveis
Descoberta de derivados de imidazo[1,2-b]tiazol como novos ativadores de SIRT1
Segurança, farmacocinética, farmacogenômica e modelagem do efeito da concentração de QT do inibidor de SirT1 selisistat em voluntários saudáveis
SRT2379, um ativador de SIRT1 de molécula pequena, falha em reduzir a liberação de citocinas em um modelo humano de endotoxemia
Desenho e síntese de compostos que prolongam a vida útil replicativa de leveduras
Descoberta de derivados de 2-((4,6-dimetilpirimidin-2-il)tio)-N-fenilacetamida como novos inibidores potentes e seletivos da sirtuína 2 humana
A Rede de Sirtuínas Mitocondriais Revela Desacetilação Dinâmica Dependente de SIRT3 em Resposta à Despolarização da Membrana
Inibidores de sirtuínas: Uma visão geral da perspectiva da química medicinal
Nicotinamida mononucleotídeo, um intermediário chave do NAD(+), trata a fisiopatologia do diabetes induzido por dieta e idade em camundongos
SIRT1 exerce efeitos anti-inflamatórios e melhora a sensibilidade à insulina em adipócitos
Base Estrutural da Ativação da Sirtuína 6 por Pequenas Moléculas Sintéticas
Identificação de um inibidor de pequena molécula da SIRT2 com citotoxicidade tumoral seletiva
A estrutura cristalina de 2,5 Å do domínio catalítico da SIRT1 ligado ao dinucleotídeo nicotinamida adenina (NAD+) e um indol (análogo do EX527) revela um novo mecanismo de inibição da histona desacetilase
Ativando enzimas com pequenas moléculas
Aplicações terapêuticas potenciais para compostos ativadores de Sirtuína (STACs) e compostos inibidores de Sirtuína (STICs)
Estruturas químicas de exemplos de ativadores e inibidores para Sirt1 e Sirt6 como isoformas com exemplos para aplicações terapêuticas prospectivas.
Estrutura da sirtuína, mecanismo catalítico e ativação
(a) Estrutura do núcleo catalítico da sirtuína. A estrutura cristalina da SIRT3 humana em complexo com peptídeo substrato (magenta) e análogo não hidrolisável de NAD+ (cinza; PDB ID 4FVT) ilustra os sítios de ligação ao substrato. (b) Mecanismo da desacilação de lisina de proteína dependente de NAD+ catalisada pela sirtuína. (c) Estrutura cristalina da SIRT1 humana em complexo com peptídeo substrato FdL (ciano) e três moléculas do STAC resveratrol (verde; PDB ID 5BTR). O domínio de ligação ao STAC (SBD) N-terminal específico da SIRT1 e o segmento regulador C-terminal (CTR) estão indicados. (d) Estrutura cristalina da SIRT5 humana em complexo com peptídeo substrato FdL (azul) e o STAC resveratrol (cinza; PDB ID 4HDA). (e) Estruturas cristalinas de complexos de SIRT1 com três STACs sintéticos diferentes (verde [PDB ID 4ZZH], magenta [PDB ID 4ZZI], laranja [PDB ID 4ZZJ]), ilustrando que o ligante ao SBD permite orientações relativas variadas dos dois domínios. Acetil-peptídeo e análogo não hidrolisável de NAD+ (laranja) e um inibidor ELT competitivo (magenta) também estão ligados e indicam sítios de ligação ao substrato. (f) Modelo para a transição da conformação aberta da SIRT1 apo (esquerda) para a conformação "fechada" da SIRT1 (direita), com o SBD ligado ao STAC colocado sobre o núcleo catalítico ligado ao substrato. A interação eletrostática importante entre Arg446 e Glu230 está indicada. (g) Estrutura cristalina da SIRT6 humana em complexo com o fragmento de NAD+ ADP-ribose (cinza) e o STAC UBCS039 (azul; PDB ID 5MF6).
Inibição da sirtuína
(a) Estrutura cristalina de um complexo de SIRT5 com o peptídeo inibidor 3-fenil-succinil-modificado de CPS1 (cinza; ID PDB 4UTV), que está intimamente relacionado ao potente e seletivo para SIRT5 3-fenil-3-metil-succinil-CPS1. Dois ligantes indicam os dois enantiômeros. Os dois resíduos-chave que reconhecem o carboxilato distal são indicados. (b) Estrutura cristalina de SIRT2 em complexo com um inibidor potente e seletivo baseado em tienopirimidinona (ID PDB 5MAT), que explora o canal acil estendido. (c) Estrutura cristalina de SIRT3 em complexo com o produto 2′-O-acetil-ADP-ribose (cinza) e o inibidor de ECS Ex-527 (azul; ID PDB 4BVH). O sítio C de acomodação do NAM é indicado por um círculo pontilhado. (d) Estrutura cristalina de SIRT3 em complexo com o potente inibidor pan-sirtuína ELT-11c (ID PDB 4JSR), que bloqueia o sítio C (centro; círculo pontilhado) e o canal que acomoda a cadeia lateral do substrato Lys (parte esquerda do inibidor).
Ativadores e inibidores de sirtuína selecionados.
Nome do composto Estrutura do composto Efeito(s) da sirtuína, outras informações Referência(s) Ativadores de sirtuína
Piceatannol STAC natural. Ativa SIRT1, mas também tem efeitos sobre SIRT3 e SIRT5, assim como outros alvos não relacionados.
Resveratrol STAC natural. Ativa SIRT1, mas também tem efeitos sobre SIRT3 e SIRT5, assim como, outros alvos não relacionados.
SRT1720 Ativador sintético de SIRT1, mas tem efeitos fora do alvo.
SRT2104 Ativador sintético altamente específico de SIRT1
1,4-DHP derivative Ativador de SIRT1 in vitro e in vivo, com efeito ativador sobre SIRT2 e SIRT3 no ensaio FdL
UBCS039 Ativador sintético de desacetilação para SIRT6; também ativa a atividade desuccinilase de SIRT5 Inibidores de sirtuína
Cambinol Um dos primeiros inibidores fracos de sirtuína
Ex-527 Inibidor potente de SIRT1 seletivo sobre SIRT2 e SIRT3
AGK2 Inibidor de SIRT2 amplamente utilizado
3′-(3-fluoro-phenethyloxy)-2-anilinobenzamide Inibidor potente de SIRT2 com alta seletividade sobre SIRT1
SirReal2 Inibidor potente de SIRT2 com alta seletividade sobre SIRT1,3,4,5,6
Compound 15e Inibidor potente de SIRT2 com alta seletividade sobre SIRT1,3
UBCS0137 (Compound 39) Inibidor potente de SIRT2 seletivo sobre SIRT1,3,5
ELT-11c Inibidor pan-SIRT1,2,3 muito potente
Compound 28e Inibidor altamente potente de SIRT2 seletivo sobre SIRT1 e SIRT3
Compound 8 Inibidor potente de SIRT3 com seletividade sobre SIRT1 e SIRT2