Na vývoji se podíleli i čeští vědci z Akademie věd.

(Stručnou verzi tohoto textu najdete zde.)

Následující informace poskytl veřejnosti Ústav organické chemie a biochemie Akademie věd:

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.

Cukrovka je stále vážnější celosvětový problém. Odhaduje se, že v roce 2011 dosáhl počet světových diabetiků 366 miliónů, přičemž se očekává, že za 20 let jich bude již 550 miliónů. Pro vývoj nových léčiv proti cukrovce je důležité pochopit způsob interakce inzulinu s jeho receptorem na povrchu buněk.

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 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 realizovány. Vědecký tým z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR přispěl dodáním vysoce aktivního pozměněného inzulinu, tzv. analogu inzulinu.

Klíčová interakce

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 na světě zabývají. Rentgenostrukturní analýza krystalového komplexu poskytla detailní obraz o způsobu interakce obou molekul (viz obrázek).

Silnější vazba než u přirozeného inzulinu

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.

Publikace: 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.