4 مارس 2025- محققان مرکز دیابت آلمان (DDZ) و دانشگاه هاینریش هاینه دوسلدورف (HHU) برای اولین بار الگوی زمانی اثر انسولین بر پروتئین کینازها در سلول های عضلانی انسان را به طور دقیق مورد مطالعه قرار دادند. یافته های آنها که در مجله Nature Communications منتشر شده است، مکانیسم های ناشناخته ای را آشکار ساخته است که می تواند برای درمان دیابت نوع 2 استفاده شود.

انسولین یک هورمون حیاتی است که فرآیندهای متعددی را در بدن کنترل می کند - از تنظیم گلوکز خون (قند خون) تا رشد سلولی. اختلال در عملکرد انسولین عامل اصلی در ایجاد دیابت نوع 2 است که به نوبه خود خطر بیماری های قلبی عروقی مانند حمله قلبی یا سکته را افزایش می دهد. اما چگونه انسولین بر بسیاری از فرآیندهای مختلف در سلول تأثیر می گذارد؟ این سوال اکنون توسط دانشمندان DDZ به همراه محققان موسسه ماکس پلانک برای ژنتیک مولکولی در برلین و دانشگاه اسلو بررسی شده است.

انسولین یک شبکه پویا را تنظیم می کند

بر اساس روش های آنالیز طیف سنجی جرمی (فسفوپروتئومیکس)، محققان تغییرات بیش از 13000 محل فسفوریلاسیون در سلول های عضلانی را در طول زمان ردیابی کردند. این شامل تغییرات شیمیایی کوچکی در پروتئین هایی است که مانند کلیدهای روشن و خاموش مولکولی عمل می کنند و توسط آنزیم های خاصی به نام پروتئین کیناز القا می شوند. تحریک عضلات با انسولین پیامدهای عمده ای برای هماهنگی فرآیندهای مولکولی درون سلول دارد.

دانشمندان کشف کردند که در مجموع 159 پروتئین کیناز مختلف - حدود یک سوم اعضای این خانواده آنزیمی - تنها پس از چند دقیقه فعال می شوند که به نوبه خود فعالیت صدها آنزیم دیگر را که در متابولیسم انرژی و تشکیل سلول‌ها دخیل هستند، تنظیم می ‌کنند.

این تجزیه و تحلیل اکنون برای اولین بار نشان داده است که انسولین شبکه پیچیده ای از سیگنال ها را تحریک می کند که به صورت موجی در سلول ها پخش می شود. همانند انتقال رادیویی، هم قدرت سیگنال و هم فرکانس امواج، مهم هستند. محققان دریافتند که الگوی زمانی دقیق امواج، یعنی فعال شدن پروتئین کینازها، مسئول اثر هدفمند انسولین در سلول است.

سیگنال‌های خاصی از همپوشانی امواج چند گانه تولید می ‌شوند، مانند مسیر سیگنالینگ mTOR که یک تنظیم ‌کننده کلیدی تقسیم سلولی و رشد سلولی است. با استفاده از مدل های ریاضی، محققان نشان دادند که این شبکه ی پویا متشکل از صدها پروتئین تنها توسط حدود 30 آنزیم (پروتئین کینازها و فسفاتازها) تنظیم می شود.

این یافته می تواند مبنایی برای توسعه رویکردهای درمانی جدید برای بهبود درمان دیابت نوع 2 فراهم کند: مواد فعالی که به طور خاص این آنزیم های کلیدی را فعال یا مهار می کنند، می توانند عملکرد انسولین را افزایش دهند.

یافته های جدید در مورد تنظیم ژن

علاوه بر این، نشان داده شد که انسولین بر عملکرد به اصطلاح کمپلکس اسپلایسئوزوم(spliceosome complex)، یک عنصر تنظیمی کلیدی تنظیم ژن، تأثیر می ‌گذارد. این نشان می دهد که هورمون انسولین عملکردهای بسیار بیشتری نسبت به آنچه قبلاً تصور می شد در بدن انسان انجام می دهد.

پروفسور دکتر هادی الحسنی، مدیر مؤسسه بیوشیمی بالینی و متخصص پاتوبیوشیمی درمرکز دیابت آلمان،توضیح داد: «تحقیق ما نشان می ‌دهد که انسولین نه تنها تنظیم قند خون را کنترل می‌ کند، بلکه شبکه ‌ای پویا از تغییرات پروتئین را تنظیم می ‌کند که پاسخ سلول ‌ها به انسولین را به شیوه ‌ای دقیق هماهنگ می ‌کند».

پروفسور دکتر مایکل رودن، مدیر علمی و سخنگوی هیئت DDZ و مدیر کلینیک غدد درون ریز و دیابت در بیمارستان دانشگاهDüsel Düsel ، گفت: «این مطالعه یافته‌های مهمی در مورد مکانیسم‌های عمل انسولین ارائه می‌ کند و می ‌تواند کمکی تعیین‌ کننده در توسعه درمان‌های جدید و هدفمندتر برای افراد مبتلا به مقاومت به انسولین و دیابت داشته باشد».

محققان امیدوارند در دراز مدت، این یافته ها نه تنها منجر به درک بهتری از پیشرفت دیابت نوع 2 شود، بلکه رویکردهای درمانی جدیدی را نیز ارائه دهد.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2025-03-insights-insulin-action-dynamic-network.html