Kjemisk endring kan øke tilgjengeligheten av insulin


Kjemisk endring kan øke tilgjengeligheten av insulin

Forskere foreslår at en liten kjemisk forandring av insulin gjør molekylet til å fungere raskere samtidig som det opprettholder sin funksjon i organismen. I Journal of Biological Chemistry Forskere beskriver hvordan de forutslo effekten med datasimuleringer og bekreftet den med laboratorieeksperimenter.

Forskerne fant at insulinanalogen (grønn) virker raskere uten å redusere evne til å binde seg til insulinreseptoren (lyseblå).

Bildekreditt: Universitetet i Basel-instituttet for kjemi

Forskerne - fra Sveits, USA og Australia - fant at de kunne fremskynde demontering og frigjøring av insulin fra den komplekse strukturen til den tilgjengelige formen ved å erstatte et enkelt hydrogenatom med et jodatom i sin molekylære struktur.

Insulin er et lite protein som regulerer blodglukose ved å sende signaler til celler. I kroppen finnes det i to former: en kompleks for lagring og en enklere for handling.

I sin lagringsform eksisterer insulin som et sinkbundet kompleks av seks identiske molekyler kalt en heksamer. Den enkle, aktive formen er et ubundet enkeltmolekyl, eller monomer.

Når kroppen krever insulin for å regulere blodsukkeret, skilles heksameren inn i monomerer.

Insulinmolekylet må da binde seg til et partnermolekyl - kjent som insulinreseptoren - som sitter på overflaten av celler. Denne bindingen tillater signaler fra insulin å passere inn i cellen.

For en stund har forskere eksperimentert med måter å kontrollere denne demonteringsprosessen for å forbedre behandlingen av diabetes - en sykdom som oppstår når insulinproduksjonen er svekket eller når kroppen ikke kan bruke den på riktig måte.

Proteinteknikk

Forskere bruker ulike tilnærminger til å utforske og oppdage nye måter å bekjempe sykdom med molekyler som ikke eksisterer i naturen. Dette inkluderer å lage syntetiske versjoner, eller analoger, av naturlig forekommende forbindelser.

Proteinteknikk innebærer endring av strukturen og funksjonen av proteiner - kjemiske arbeidshester av organismen - bare ved hjelp av en datamaskin eller gjennom evolusjon i laboratoriet.

Et anvendelsesområde som viser løfte er utviklingen av designer-stoffer for å beskytte mot flere influensavirusstammer.

I den nye studien, Markus Meuwly, en kjemisk professor ved Universitetet i Basel i Sveits, og kolleger eksperimenterte med ulike insulinanaloger ved strategisk å erstatte enkelte atomer i molekylær struktur av naturlig insulin.

Lovende tilnærming til optimalisering av medisinske forbindelser

Datasimuleringer basert på kvantkemi og molekylær dynamikk, hvilken modell prosesser i kroppen som involverer insulin, tillot laget å observere egenskapene til analogene.

De gjennomførte laboratorieforsøk for å bekrefte egenskapene observert i datasimuleringene. Disse forsøkene brukte metoder som krystallografi og atommagnetisk resonans.

Forskerne oppdaget at utveksling av ett hydrogenatom for ett jodatom forbedret tilgjengeligheten av insulin, men endret ikke dets affinitet for insulinreseptoren.

Det er ganske tenkelig, sier forskerne, at deres insulinanalog - som er forskjellig fra naturlig insulin med bare et enkelt atom - har klinisk potensial som et nytt stoff.

Bruken av halogenatomer - en gruppe som inneholder fluor, klor, brom og jod - er en lovende tilnærming for optimalisering av forbindelser i medisinsk kjemi, sier forskerne, som legger til:

Inspirert av kvantkemi og molekylær dynamikk, lover en slik "halogenteknikk" å utvide prinsippene for medisinsk kjemi til proteiner."

Oppdag hvordan diabetes og fedme kan forebygges med et nytt protein.

Hormonsystem og nervesystem (Video Medisinsk Og Faglig 2019).

§ Problemer På Medisin: Medisinsk praksis