Новости химической науки > Определен механизм взаимодействия инсулина с клетками

Открытие инсулина, произошедшее почти век назад, перевело диабет из разряда смертельных в разряд опасных хронических заболеваний.

В наши дни исследователи из Западного резервного университета Кейза сообщили об открытии, которое может привести к существенному улучшению жизни людей, страдающих от диабета.

После десятилетий предположений о том, как конкретно инсулин взаимодействует с клетками, международная группа исследователей нашла подкрепленный экспериментальными результатами ответ на этот вопрос – биохимики выяснили, не только то, как инсулин связывается с клетками, позволяя им получать энергию, перерабатывая углеводы, но и то, как молекулярное строение инсулина меняется в результате его взаимодействия с клетками.

Руководитель исследования, Майкл Вайсс (Michael A. Weiss) заявляет, что результаты исследования его группы могут иметь серьезное положительное значение для больных диабетом. Полученная в ходе исследования информация значительно увеличивает шансы на то, что в перспективе будут разработаны новые, более эффективные типы терапии инсулина, и инсулиновые шприцы и насосы можно будет заменить препаратами для перорального применения.

Инсулин и его рецепторы. (Рисунок из Nature, 2013; 493 (7431): 241 DOI: 10.1038/nature11781)

Работы Вайсса, связанные с исследованием свойств инсулина, хорошо известны мировой научной общественности. В 1991 Вайсс использовал ядерно-магнитный резонанс для определения точного молекулярного строения инсулина, недавно он разработал пробный прототип инсулиноподобного гормона, который не нужно хранить в замороженном состоянии, что являлось важным прорывом для борьбы с диабетом в развивающихся странах.

Однако, новые результаты, полученные Вайссом, кажутся как ему, так и другим специалистам, работающим над созданием новых способов терапии диабета, наиболее перспективными. Вайссу удалось определить, как инсулин связывается с клетками – этот процесс был тайной для биохимиков с 1969 года, когда Дороти Ходжкин (Dorothy Hodgkin) впервые определила структуру инсулина. Вайсс говорит, что механизм взаимодействия инсулин-клетка с тех времен оставался шлагбаумом на пути создания новых способов терапии диабета, и он надеется, что эта помеха в прогрессе медицины наконец-то устранена.

Давно известно, что клетки абсорбируют углеводы, поступающие с питанием, для решения проблем, связанных с энергетическим обменом, однако глюкоза не может проникнуть через клеточную мембрану без помощи инсулина, гормона, который вырабатывается в поджелудочной железе. Для поглощения глюкозы многие клетки содержат инсулиновые рецепторы, которые связывают гормон по мере его течения по кровотоку.

Исследователи изучили модели различного взаимодействия инсулина с различными рецепторами клетки, а также рецепторов клетки с инсулином и близкими по строению соединениями и установили, что как инсулин, так и его рецептор изменяют свою форму при взаимодействии – происходит взаимное стерически инуцированное распознавание с последующим изменением структуры. Сам Вайсс называет это «молекулярным рукопожатием» – протянутые друг другу «руки» инсулина и рецептора сплетаются в прочном «рукопожатии».

Информация о механизме взаимодействия инсулина с рецепторами может оказаться весьма полезной для разработки способов лечения диабета. Вайсс предполагает, что можно будет найти и синтезировать малые молекулы, которые также будут активировать рецепторы клетки, как и инсулин, пропуская глюкозу внутрь клетки, при этом может быть уменьшена и суточная доза таких заменителей инсулина, и способ их доставки в организм может быть альтернативой инъекциям.

Источник: Nature, 2013; 493 (7431): 241 DOI: 10.1038/nature11781

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #медицинская химия, #межмолекулярные взаимодействия, #молекулярная биология