Diabetes mellitus je stále vážnější celosvětový problém. Insulin je jedním z nejdůležitějších hormonů organismu. Ztráta schopnosti produkce insulinu či neschopnost organismu insulin využít vede k chronickému onemocnění zvanému diabetes mellitus, nebo-li cukrovka.
Odhaduje se, že v roce 2009 dosáhl počet světových diabetiků 245 miliónů, přičemž se očekává, že za 20 let jich bude již 380 miliónů. Každý rok přibývá 7 miliónů nových pacientů. Modifikované insuliny, nebo-li analogy insulinu, jsou výhodnou, komfortnější alternativou léčbě diabetu přirozeným insulinem. Analogy s rychlejším nástupem účinku umožňují organismu lépe reagovat na příjem potravy a dlouhodobě působící analogy je možno aplikovat jen 1-3x denně.
Vědecký tým z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR ve spolupráci s kolegy z univerzity v Yorku ve Velké Británii připravil nové, velmi aktivní analogy insulinu, tzn. insuliny s modifikovanou strukturou. Krystalografická analýza trojrozměrné struktury těchto pozměněných insulinů ukázala, že jejich molekuly obsahují unikátní strukturní motiv u insulinu doposud nepozorovaný. Ve své práci nedávno publikované v mezinárodním vědeckém časopise (citace) vědci navrhují, že struktury těchto vysoce aktivních insulinů mohou být velmi podobné tzv. aktivní formě insulinu, tzn. trojrozměrné struktuře hormonu, která je nutná pro vyvolání metabolických účinků hormonu.
Působení insulinu je zprostředkováno jeho vazbou na specifický membránový receptor insulinu což je bílkovina na povrchu buněk. Přes desítky let intenzivního výzkumu není způsob vazby insulinu na receptor detailně prostudován. Je ovšem zřejmé, že známé trojrozměrné struktury insulinu představují pouze neaktivní formy hormonu. Předpokládá se, že molekula insulinu musí při vazbě na receptor podléhat rozsáhlým změnám své struktury vedoucím k vytvoření tzv. aktivní formy insulinu.
Skupina Jiřího Jiráčka z ÚOCHB AV ČR již několik let intenzivně studuje vlastnosti insulinů modifikovaných právě v té části molekuly hormonu, u níž se předpokládá pohyb při vazbě na receptor. Nedávno se podařilo připravit vysoce aktivní analogy se záměnami v pozici B26. Strukturní analýza těchto analogů pomocí rentgenové krystalografie provedená ve spolupracující laboratoři Dr. Marka Brzozowského na univerzitě v Yorku ve Velké Británii ukázala, že nové aktivní analogy mají unikátní trojrozměrné struktury u insulinu doposud nepozorované.
Hlavním znakem těchto struktur je odklon aminokyselin B25-B30 od zbytku molekuly insulinu (B26-turn na obrázku vpravo). Tento odklon má za důsledek odkrytí jiné části insulinu nezbytné pro vazbu na receptor. Vědci se oprávněně domnívají, že struktury modifikovaných insulinů mohou být velmi podobné aktivní formě insulinu.
„Tyto výsledky představují významný pokrok ve studiu interakce insulinu s receptorem. Insuliny napodobující aktivní formu hormonu a zároveň aktivnější než přirozený insulin mohou být výchozím bodem pro vývoj nových derivátů insulinu, které by mohly najít významné uplatnění při léčbě cukrovky“, říká Lenka Žáková ze skupiny Jiřího Jiráčka z ÚOCHB AV ČR.
Prameny: Jiráček, J., Žáková, L., Antolíková, E., Watson, C. J., Turkenburg, J. P., Dodson, G. G. & Brzozowski, A. M. (2010) Implications for the active form of human insulin based on the structural convergence of highly active hormone analogues. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107:1066-1970.
Diskuze:
