Kemisk förändring kan påskynda tillgången på insulin


Kemisk förändring kan påskynda tillgången på insulin

Forskare föreslår att en liten kemisk förändring av insulin gör molekylen att agera snabbare samtidigt som den bevarar sin funktion i organismen. I Journal of Biological Chemistry , Beskriver forskare hur de förutspådde effekten med datorsimuleringar och bekräftade sedan den med laboratorieexperiment.

Forskarna fann att insulinanalogen (grön) verkar snabbare utan att minska förmågan att binda till insulinreceptorn (ljusblå).

Bildkredit: Universitetet i Basel kemi

Forskarna - från Schweiz, USA och Australien - fann att de kunde påskynda demontering och frisättning av insulin från dess komplexa struktur till dess tillgängliga form genom att ersätta en enda väteatom med en jodatom i sin molekylstruktur.

Insulin är ett litet protein som reglerar blodglukos genom att överföra signaler till celler. I kroppen finns det i två former: en komplex för lagring och en enklare åtgärd.

I sin lagringsform finns insulin som ett zinkbundet komplex av sex identiska molekyler som heter en hexamer. Den enkla aktiva formen är en obundet enkel molekyl eller monomer.

När kroppen kräver insulin för att reglera blodsocker, demonterar hexameren i monomerer.

Insulinmolekylen måste sedan binda till en partnermolekyl - känd som insulinreceptorn - som sitter på ytan av celler. Denna bindning tillåter signaler från insulin att passera in i cellen.

Under en tid har forskare experimenterat med sätt att kontrollera denna demonteringsprocess för att förbättra behandlingen av diabetes - en sjukdom som uppstår när insulinproduktionen försämras eller när kroppen inte kan använda den ordentligt.

Proteinteknik

Forskare använder olika metoder för att utforska och upptäcka nya sätt att bekämpa sjukdomar med molekyler som inte existerar i naturen. Detta innefattar att skapa syntetiska versioner, eller analoger, av naturligt förekommande föreningar.

Proteinteknik innebär att proteinerna struktur och funktion förändras - organismens kemiska arbetshästar - använder endast en dator eller genom evolution i laboratoriet.

Ett tillämpningsområde som visar löftet är utvecklingen av designerdroger för att skydda mot flera stammar av influensavirus.

I den nya studien experimenterade Markus Meuwly, en kemiprofessor vid universitetet i Basel i Schweiz och kollegor med olika insulinanaloger genom att strategiskt ersätta enskilda atomer i molekylär struktur av naturligt insulin.

Lovande tillvägagångssätt för att optimera läkemedelsföreningar

Datorsimuleringar baserade på kvantkemi och molekylär dynamik, vilken modell processer i kroppen som involverar insulin, gjorde det möjligt för laget att observera egenskaperna hos analogerna.

De utförde sedan laboratorieexperiment för att bekräfta de egenskaper som observerades i datorsimuleringarna. Dessa experiment använde metoder såsom kristallografi och kärnmagnetisk resonans.

Forskarna upptäckte att utbyte av en väteatom för en jodatom förbättrade tillgången på insulin men ändrade inte sin affinitet för insulinreceptorn.

Det är ganska tänkbart, säger forskarna, att deras insulinanalog - som skiljer sig från naturligt insulin med endast en enda atom - har klinisk potential som ett nytt läkemedel.

Användningen av halogenatomer - en grupp som innehåller fluor, klor, brom och jod - är ett lovande tillvägagångssätt för att optimera föreningar i medicinsk kemi, säger forskarna, som lägger till:

Inspirerad av kvantkemi och molekylär dynamik, lovar en sådan "halogenteknik" att man utvidgar principerna för medicinsk kemi till proteiner."

Upptäck hur diabetes och fetma kan förebyggas med ett nytt protein.

Environmental Disaster: Natural Disasters That Affect Ecosystems (Video Medicinsk Och Professionell 2019).

Avsnitt Frågor På Medicin: Medicinsk praktik