انسولین با یک بن بست تکاملی روبرو شده است که باعث می شود اکثر افراد در معرض خطر ابتلا به دیابت نوع 2 قرار گیرند
5 نوامبر 2020- دانشمندان دریافتند که انسولین با یک بن بست تکاملی روبرو شده است، که توانایی سازگاری با چاقی را محدود می کند و در نتیجه بیشتر افراد را در معرض ابتلا به دیابت نوع 2 قرار می دهد.
مطالعه ی اخیر دانشمندان دانشکده پزشکی دانشگاه ایندیانا، دانشگاه میشیگان و دانشگاه کیس وسترن رزرو مشخص کرده است که توالی انسولین در مرز اختلال تولید قرار گرفته است، این یک آسیب پذیری ذاتی است که با جهش های نادر در ژن انسولین سبب ایجاد دیابت در دوران کودکی می شود. این مطالعه از مفاهیم و روشهای بیوفیزیکی برای ارتباط شیمی پروتئین با رشته ی نوظهور پزشکی تکاملی بهره برد.
انسولین توسط یک سری فرآیندهای بسیار خاص تولید می شود که در سلول های تخصصی به نام سلول های بتا رخ می دهد. یک گام اساسی فولدینگ یا تاخوردگی یک پیش ساز بیوسنتز شده یا همان پروانسولین، برای دستیابی به ساختار سه بعدی عملکردی این هورمون است. مطالعات گذشته ی این گروه از محققان و گروه های دیگر نشان می دهد که اختلال در بیوسنتز انسولین می تواند نتیجه ی جهش های متنوعی باشد که از قابلیت تاخوردگی پروانسولین جلوگیری می کنند.
این گروه از محققان می خواستند بدانند که آیا تکامل انسولین در مهره داران - از جمله انسان ها - با سدی در مسیر خود مواجه شده است یا خیر؟ در حقیقت آیا مجموعه ی پیچیده ای از مراحل، محدودیت هایی را ایجاد کرده است که توالی انسولین را در پرتگاه از دست دادن توانایی تاخوردگی، منجمد کرده است؟ و اگر چنین است، آیا این موضوع، نوع بشر را در برابر دیابت نوع 2 به عنوان یک بیماری همه گیر تمدن آسیب پذیر کرده است؟
بر اساس مطالعه ی منتشر شده در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم آمریکا(PNAS)، پاسخ محققان مثبت است.
دکتر Michael Weiss، استاد برجسته دانشکده پزشکیIU و محقق اصلی این مطالعه، گفت: فرآیندهای بیولوژیکی به طور معمول تکامل می یابند تا سالم و قوی شوند و این کار در اکثر موارد از نقایص مادرزادی و بیماری ها از ما محافظت می کند. با این حال به نظر می رسد دیابت یک استثنا است.
دکتر Weissو تیم تحقیق، یک جهش ظریف در انسولین انسانی را در رابطه با انسولین سایر حیوانات مانند گاوها و جوجه تیغی بررسی کردند. انسولین انسانی جهش یافته، عملکردی در محدوده ی تنوع طبیعی بین انسولین های حیوانی دارد و با این وجود این جهش با تکامل کنار گذاشته شده است. پاسخ به این پارادوکس ظاهری این است که این جهش ممنوعه به طور انتخابی تاخوردگی پروانسولین را مسدود می کند و سلولهای بتا را تحت فشار و استرس قرار می دهد.
محققان کشف کردند که حتی کوچکترین تغییر در روند توالی انسولین نه تنها تاخوردگی انسولین (و در نهایت ترشح انسولین) را مختل می کند بلکه باعث القای استرس سلولی می شود که منجر به اختلال در عملکرد سلولهای بتا و در نهایت آسیب دائمی می گردد.
دکتر Weiss، که همچنین رئیس گروه بیوشیمی و زیست شناسی مولکولی و استاد ابتکار سلامت دقیق(پزشکی فرد محور) است، گفت: این مطالعه اهمیت کارایی تاخوردگی را به عنوان یک عامل حیاتی اما پنهان در تکامل انسولین طی 540 میلیون سال گذشته برجسته می کند. انسان به گونه ای تکامل یافته است که در برابر جهش های مختلف در ژن انسولین آسیب پذیر بوده و این آسیب پذیری زمینه ای از یک شکل نادر مونوژنیک دیابت را ایجاد می کند و پس زمینه ای تکاملی را برای بیماری همه گیر فعلی دیابت مرتبط با چاقی فراهم می کند.
کارشناسان ملی در این مورد توافق دارند که این کشف بینشی اساسی برای درک بهتر پیشرفت دیابت نوع 2 در بزرگسالان و کودکان فراهم کرده است- که هر دو با سرعت نگران کننده ای در ایندیانا و سراسر جهان در حال افزایش است.
دکتر Barbara Kahn، استاد پزشکی در دانشکده پزشکی هاروارد، گفت: این مطالعه با زبردستی یک عنصر کلیدی از زیست شناسی ساختاری انسولین را برجسته کرده است که بر سنتز و عملکرد آن تأثیر می گذارد.
نویسندگان این واقعیت را برجسته کردند که ژن انسولین در طول تکامل مستعد جهش هایی شده است که عملکرد انسولین را مختل یا بر سلولهای بتا استرس وارد می کنند. همانطور که به صدمین سالگرد کشف انسولین نزدیک می شویم، این مشاهدات ممکن است به درک بهتری از بیماری زایی دیابت نوع 2 منجر شود.
مدیر مرکز دیابت در دانشگاه شیکاگو کولور، دکتر لوئیس فیلیپسون ضمن موافقت، افزود که این یافته ها رویکردهای آینده ی تحقیق در این زمینه را شکل می دهند.یافته های فعلی یک سوال اساسی را برای آینده تعریف می کند: آیا تاخوردگی غلط مضر پروانسولین که در بیمارانی با واریته های ژنINS دیده می شود، همچنین ممکن است در سطوح پایین تر، اما به طور گسترده تر در جمعیت بیماران مبتلا به دیابت نوع 2 در سراسر جهان رخ دهد؟
در مرحله ی بعد، این گروه از محققان بر روی تعیین کامل عوامل تعیین کننده ی توالی که باعث می شوند پروانسولین در سلولهای بتا قابلیت تاخوردگی داشته باشد، کار خواهند کرد. امید آنها این است که این کار در نهایت منجر به تولید گروه جدیدی از داروها شود که استرس سلولی ناشی از تزلزل در تاخوردگی پروانسولین را کاهش دهد و استرس سلولی سلولهای بتا را هدف قرار دهد، و در نهایت تولید انسولین را در بیماران پر خطر حفظ کند.
منبع:
Rege, N.K.,et al. (2020) Evolution of insulin at the edge of foldability and its medical implications. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.2010908117.
https://www.news-medical.net/news/20201105/Insulin-has-met-an-evolutionary-cul-de-sac-making-most-people-vulnerable-to-Type-2-diabetes.aspx