Resveratrol induces mitochondrial biogenesis and protects against metabolic decline, but whether SIRT1 mediates these benefits is the subject of debate. To circumvent the developmental defects of germline SIRT1 knockouts, we have developed an inducible system that permits whole-body deletion of SIRT1 in adult mice. Mice treated with a moderate dose of resveratrol showed increased mitochondrial biogenesis and function, AMPK activation, and increased NAD+ levels in skeletal muscle, whereas SIRT1 knockouts displayed none of these benefits. A mouse overexpressing SIRT1 mimicked these effects. A high dose of resveratrol activated AMPK in a SIRT1-independent manner, demonstrating that resveratrol dosage is a critical factor. Importantly, at both doses of resveratrol no improvements in mitochondrial function were observed in animals lacking SIRT1. Together these data indicate that SIRT1 plays an essential role in the ability of moderate doses of resveratrol to stimulate AMPK and improve mitochondrial function both in vitro and in vivo.

Summary

 Ever since eukaryotes subsumed the bacterial ancestor of mitochondria, the nuclear and mitochondrial genomes have had to closely coordinate their activities, as each encode different subunits of the oxidative phosphorylation (OXPHOS) system. Mitochondrial dysfunction is a hallmark of aging, but its causes are debated. We show that, during aging, there is a specific loss of mitochondrial, but not nuclear, encoded OXPHOS subunits. We trace the cause to an alternate PGC-1α/β-independent pathway of nuclear-mitochondrial communication that is induced by a decline in nuclear NAD⁺ and the accumulation of HIF-1α under normoxic conditions, with parallels to Warburg reprogramming. Deleting SIRT1 accelerates this process, whereas raising NAD⁺ levels in old mice restores mitochondrial function to that of a young mouse in a SIRT1-dependent manner. Thus, a pseudohypoxic state that disrupts PGC-1α/β-independent nuclear-mitochondrial communication contributes to the decline in mitochondrial function with age, a process that is apparently reversible.

It's a SIRT Intense attention has focused on the SIRT1 deacetylase as a possible target for anti-aging drugs. But unexpected complications in assays of SIRT1 activity have made it unclear whether compounds thought to be sirtuin-activating compounds (STACs) are really direct regulators of the enzyme. Further exploration of these effects by Hubbard et al. (p. 1216 ; see the Perspective by Yuan and Marmorstein ) revealed that interaction of SIRT1 with certain substrates allows activation of SIRT1 by STACs and identified critical amino acids in SIRT1 required for these effects. Mouse myoblasts reconstituted with SIRT1 mutated at this amino acid lost their responsiveness to STACs.

Organismal ageing is accompanied by progressive loss of cellular function and systemic deterioration of multiple tissues, leading to impaired function and increased vulnerability to death. Mitochondria have become recognized not merely as being energy suppliers but also as having an essential role in the development of diseases associated with ageing, such as neurodegenerative and cardiovascular diseases. A growing body of evidence suggests that ageing and age-related diseases are tightly related to an energy supply and demand imbalance, which might be alleviated by a variety of interventions, including physical activity and calorie restriction, as well as naturally occurring molecules targeting conserved longevity pathways. Here, we review key historical advances and progress from the past few years in our understanding of the role of mitochondria in ageing and age-related metabolic diseases. We also highlight emerging scientific innovations using mitochondria-targeted therapeutic approaches.