Aanbevolen, 2019

Editor'S Choice

Hersenactiviteit verklaart dronken agressie
Nieuw antibioticaresistentiegen dat de laatste verdedigingslinie in China overtreedt
Het meten van BMI voor volwassenen, kinderen en tieners

Chemische verandering kan de beschikbaarheid van insuline versnellen

Wetenschappers suggereren dat een kleine chemische verandering in insuline ervoor zorgt dat het molecuul sneller reageert terwijl het zijn functie in het organisme behoudt. In de Journal of Biological Chemistry, beschrijven onderzoekers hoe ze het effect voorspelden met computersimulaties en vervolgens bevestigden met laboratoriumexperimenten.


De onderzoekers ontdekten dat de insuline-analoog (groen) sneller werkt zonder het vermogen om zich aan de insulinereceptor te binden (lichtblauw) te verminderen.
Image credit: University of Basel Department of Chemistry

De onderzoekers - uit Zwitserland, de Verenigde Staten en Australië - ontdekten dat ze de demontage en afgifte van insuline uit de complexe structuur naar zijn beschikbare vorm konden versnellen door een enkel waterstofatoom te vervangen door een jodiumatoom in zijn moleculaire structuur.

Insuline is een klein eiwit dat de bloedglucose reguleert door signalen door te geven in cellen. In het lichaam bestaat het in twee vormen: een complex voor opslag en een eenvoudiger voor actie.

In zijn opslagvorm bestaat insuline als een zinkgebonden complex van zes identieke moleculen, een hexameer genaamd. De eenvoudige, actieve vorm is een ongebonden enkelvoudig molecuul of monomeer.

Wanneer het lichaam insuline nodig heeft om de bloedsuikerspiegel te reguleren, valt de hexameer uiteen in monomeren.

Het insulinemolecuul moet dan binden aan een partnermolecule - bekend als de insulinereceptor - die op het oppervlak van cellen zit. Door deze binding kunnen signalen van de insuline de cel binnenkomen.

Al geruime tijd experimenteren onderzoekers met manieren om dit demontageproces te beheersen om de behandeling van diabetes te verbeteren - een ziekte die optreedt wanneer de insulineproductie verstoord is of wanneer het lichaam deze niet goed kan gebruiken.

Eiwit engineering

Onderzoekers gebruiken verschillende benaderingen om nieuwe manieren te vinden om ziekten te bestrijden met moleculen die niet in de natuur voorkomen. Dit omvat het maken van synthetische versies, of analogen, van natuurlijk voorkomende verbindingen.

Eiwitechniek omvat het veranderen van de structuur en functie van eiwitten - de chemische werkpaarden van het organisme - met alleen een computer of door evolutie in het laboratorium.

Een toepassingsgebied dat veelbelovend is, is de ontwikkeling van designergeneesmiddelen ter bescherming tegen verschillende stammen van het influenzavirus.

In de nieuwe studie experimenteerden Markus Meuwly, hoogleraar scheikunde aan de Universiteit van Basel in Zwitserland, en collega's met verschillende insuline-analogen door afzonderlijke atomen strategisch te vervangen in de moleculaire structuur van natuurlijke insuline.

Veelbelovende aanpak voor het optimaliseren van medicinale stoffen

Computersimulaties gebaseerd op kwantumchemie en moleculaire dynamica, die processen in het lichaam met insuline modelleren, lieten het team toe de eigenschappen van de analogen te observeren.

Vervolgens voerden ze laboratoriumexperimenten uit om de eigenschappen te bevestigen die werden waargenomen in de computersimulaties. Deze experimenten gebruikten methoden zoals kristallografie en nucleaire magnetische resonantie.

De onderzoekers ontdekten dat het uitwisselen van één waterstofatoom voor één jodiumatoom de beschikbaarheid van insuline verbeterde maar de affiniteit voor de insulinereceptor niet veranderde.

Het is vrij denkbaar, zeggen de onderzoekers, dat hun insuline-analoog - dat verschilt van natuurlijke insuline door slechts een enkel atoom - klinisch potentieel heeft als een nieuw medicijn.

Het gebruik van halogeenatomen - een groep die fluor, chloor, broom en jodium omvat - is een veelbelovende benadering voor het optimaliseren van verbindingen in de medicinale chemie, zeggen de onderzoekers, die toevoegen:

"Geïnspireerd door kwantumchemie en moleculaire dynamica, belooft dergelijke 'halogeen engineering' principes van medicinale chemie uit te breiden tot eiwitten."

Ontdek hoe diabetes en obesitas kunnen worden voorkomen met een nieuw eiwit.

Populaire Categorieën

Top