Student World

oznámení tiskového odboru AV ČR

Inzulin je jedním z nejdůležitějších hormonů organismu. Ztráta schopnosti jeho produkce či neschopnost organismu inzulin využít vede k chronickému onemocnění zvanému diabetes mellitus neboli cukrovka. Ta je stále vážnějším celosvětovým problémem. Odhaduje se, že v roce 2011 dosáhl ve světě počet diabetiků 366 milionů, za 20 let jich má být již 550 milionů. Pro vývoj nových léčiv proti cukrovce je důležité pochopit způsob interakce inzulinu s jeho receptorem na povrchu buněk. K tomu přispěla i objevná práce vědců ze tří kontinentů, na níž se podílel i Ústav organické chemie a biochemie (ÚOCHB) AV ČR.

Efektivní a dlouhodobá spolupráce vědeckých laboratoří z Austrálie, USA, Velké Británie a České republiky vedla k vyřešení krystalové struktury inzulinu navázaného na jeho receptor. Studie byla publikována v prestižním mezinárodním odborném časopise Nature. Hlavní podíl na tomto přelomovém vědeckém výsledku má tým Michaela C. Lawrence z Parkville v Austrálii, v jehož laboratoři byl receptor inzulinu připraven a krystalizační pokusy byly realizovány. Vědecký tým z ÚOCHB AV ČR přispěl dodáním vysoce aktivního pozměněného inzulinu, tzv. analogu inzulinu.

Působení inzulinu je zprostředkováno jeho vazbou na specifický membránový receptor, což je bílkovina na povrchu buněk. Tato interakce je klíčová pro umožnění vstupu glukózy z krve do buněk. Po desítky let intenzivního výzkumu se nedařilo způsob vazby inzulinu na receptor objasnit, což napovídá o extrémní obtížnosti úkolu. Připravit a analyzovat krystaly komplexu inzulinu s receptorem se podařilo až díky spolupráci čtyř akademických laboratoří, které se výzkumem inzulinu a jeho receptoru ve světě zabývají. Rentgenostrukturní analýza krystalového komplexu poskytla detailní obraz o způsobu interakce obou molekul.

Skupina Jiřího Jiráčka z ÚOCHB AV ČR již několik let intenzivně studuje vlastnosti inzulinů modifikovaných právě v té části molekuly hormonu, u níž se předpokládá pohyb při vazbě na receptor. Nedávno se podařilo připravit analogy inzulinu, které se vážou na receptor několikrát silněji než přirozený inzulin. Právě tyto látky našly uplatnění v laboratoři M. C. Lawrence při přípravě a analýze komplexu inzulinu s receptorem a potvrdily a zpřesnily výsledky dosažené s inzulinem přirozeným.

Objasnění způsobu vazby inzulinu na receptor může umožnit vývoj nových a účinnějších analogů inzulinu pro léčbu cukrovky. Detailní znalost způsobu interakce obou molekul může být rovněž vodítkem pro vývoj tzv. mimetik inzulinu, látek, které se inzulinu strukturně nepodobají, ale vyvolávají stejný účinek. Metabolicky stálá mimetika by mohla najít uplatnění při léčbě cukrovky.

Citace:John G. Menting, Jonathan Whittaker, Mai B. Margetts, Linda J. Whittaker, Geoffrey K. W. Kong, Brian J. Smith, Christopher J. Watson, Lenka Žáková, Emília Kletvíková, Jiří Jiráček, Shu Jin Chan, Donald F. Steiner, Guy G. Dodson, Andrzej M. Brzozowski, Michael A. Weiss, Colin W. Ward & Michael C. Lawrence. How insulin engages its primary binding site on the insulin receptor. Nature 493, 241–245 (10 January 2013), doi:10.1038/nature11781.

autor