افزایش سرعت انتشار انسولین با یک اصلاح شیمیایی
3 ژانویه 2017- جایگزینی یک اتم هیدروژن با یک اتم ید در انسولین، بدون اینکه از تأثیرات این هورمون بکاهد، سبب افزایش سرعت انتشار انسولین در بدن می‌شود. محققان با شبیه سازیهای کامیپوتری توانستند این اثر را پیش بینی کرده و سپس با آزمایشاتی، آن را تایید نمایند.
.jpg)
اتصال انسولین آنالوگ(سبز) به رسپتور(آبی روشن) سطح رسپتور در تصویر برنگ خاکستری نشان داده شده است. تصویر توسط گروه شیمی دانشگاه بازل تهیه شده است.
قرار دادن یک اتم ید به جای یک اتم هیدروژن در انسولین تغییری در اثرات هورمون ایجاد نمی‌کند اما ورود آن به ارگانیسم را تسریع می کند. نتایج این تحقیقات در مجله‌ی Biological Chemistryمنتشر شد.
انسولین در پانکراس تولید و ذخیره می‌شود، بدن آنرا در مجموعه‌های 6 تایی با اتصال به زینک) Zn)بصورت هگزامر ذخیره می کند. با این حال، فرم فیزیولوژیکی فعال آن مونومرهای انسولین است که تنها هنگامی که بدن به انسولین نیاز دارد از مجموعه‌های 6 تایی جدا شده و وارد جریان خون می‌شوند تا قندخون را تنظیم کنند.
پژوهشگران برای کنترل فرآیند جداسازی مونومرها و بهینه سازی درمانهای کلینیکی دیابت، انسولین‌های مصنوعی تولید کردند که بوسیله‌ی تغییرات شیمیایی، آزاد شدن مونومرها از یکدیگر را تسهیل کرده و سرعت انتشار انسولین را افزایش دادند. یکی از رویکردهای ممکن، استراتژی جایگزینی اتم های مجزا بصورت هدفمند است، نتیجه‌ی این تغییر شیمیایی تولید آنالوگ انسولین است که با انسولین طبیعی از نظر ساختار و ویژگی متفاوت خواهد بود.
انسولین مصنوعی با سرعت بیشتری آزاد می‌شود
یک گروه از محققان به رهبری پرفسور Markus Meuwlyاز دپارتمان شیمی دانشگاه بازل بر روی این فرآیند با محققان آمریکایی و استرالیایی همکاری کردند. محققان یک اتم هیدروژن را در طی یک فرایند شیمیایی با اتم ید جایگزین نمودند، این تغییر موجب مدولاسیون اندرکنش های بین مولکولی شد که موجب جدا شدن سریع تر انسولین از حالت هگزامر به مونومر می‌شود.
قرار دادن اتم ید به جای هیدروژن موجب بهبود انتشار انسولین می‌شود در حالیکه بر تمایل انسولین به گیرنده‌اش تأثیری نداشته و عملکرد بیولوژیکی آن را در مقایسه با هورمون طبیعی تغییر نمی دهد.
این خواص ابتدا توسط ترکیبی از شبیه سازی شیمی کوانتومی و دینامیک مولکولی پیش بینی گردید در مرحله‌ی بعد پایداری این انسولین اصلاح شده‌ی شیمیایی، به طور مستقیم با استفاده از آزمایشات کریستالوگرافی و رزنانس مغناطیسی هسته بررسی گردید، که نتایج آن تایید کننده‌ی شبیه سازیهای کامیپوتری بود.
کاربردهای بالینی احتمالی
استفاده از اتم های هالوژن یک رویکرد امیدوار کننده برای بهینه سازی ترکیبات در شیمی دارویی است. نتایج به دست آمده از انسولین یددار نشان می دهد که مفهوم تغییرات شیمیایی همچنین دارای پتانسیل بسیار بالایی در زمینه‌ی مهندسی پروتئین‌ها است. کاربرد بالینی آتی انسولین آنالوگ که با انسولین طبیعی تنها در یک اتم متفاوت است، کاملاً قابل تصور می‌باشد.
منبع وسایت خبر:
Journal of Biological Chemistry, 2016; 291 (53): 27023 DOI: 10.1074/jbc.M116.761015
www.sciencedaily.com/releases/2017/01/170103101804.htm