L'altération chimique peut accélérer la disponibilité de l'insuline

Les scientifiques suggèrent qu'une petite modification chimique de l'insuline fait que la molécule agit plus rapidement tout en préservant sa fonction dans l'organisme. dans le Journal de chimie biologique, les chercheurs décrivent comment ils ont prédit l'effet avec des simulations informatiques et l'ont ensuite confirmé par des expériences en laboratoire.
Les chercheurs ont découvert que l'analogue de l'insuline (vert) agit plus rapidement sans réduire la capacité de se lier au récepteur de l'insuline (bleu clair).
Crédit image: Université de Bâle Département de chimie

Les chercheurs - de Suisse, des États-Unis et d’Australie - ont découvert qu’ils pouvaient accélérer le désassemblage et la libération de l’insuline de sa structure complexe en remplaçant un atome d’hydrogène par un atome d’iode dans sa structure moléculaire.

L'insuline est une petite protéine qui régule la glycémie en transmettant des signaux aux cellules. Dans le corps, il existe sous deux formes: une complexe pour le stockage et une plus simple pour l'action.

Sous sa forme de stockage, l'insuline existe sous la forme d'un complexe de six molécules identiques, appelé hexamère, lié au zinc. La forme simple et active est une molécule ou un monomère non lié.

Lorsque l'organisme a besoin d'insuline pour réguler la glycémie, l'hexamère se désassemble en monomères.

La molécule d'insuline doit alors se lier à une molécule partenaire - appelée récepteur à l'insuline - qui se trouve à la surface des cellules. Cette liaison permet aux signaux de l'insuline de passer dans la cellule.

Les chercheurs expérimentent depuis quelque temps des moyens de contrôler ce processus de désassemblage pour améliorer le traitement du diabète - une maladie qui survient lorsque la production d'insuline est altérée ou lorsque le corps ne peut pas l'utiliser correctement.

Ingénierie des protéines

Les chercheurs utilisent différentes approches pour explorer et découvrir de nouvelles façons de lutter contre la maladie avec des molécules qui n'existent pas dans la nature. Cela comprend la création de versions synthétiques, ou analogues, de composés naturels.

L'ingénierie des protéines consiste à modifier la structure et la fonction des protéines - les chevaux de trait chimiques de l'organisme - en n'utilisant qu'un ordinateur ou en évoluant en laboratoire.

Un domaine d'application prometteur est la mise au point de médicaments de marque pour protéger contre plusieurs souches du virus de la grippe.

Dans la nouvelle étude, Markus Meuwly, professeur de chimie à l'Université de Bâle en Suisse, et ses collègues ont expérimenté divers analogues de l'insuline en remplaçant stratégiquement les atomes individuels dans la structure moléculaire de l'insuline naturelle.

Approche prometteuse pour optimiser les composés médicinaux

Les simulations informatiques basées sur la chimie quantique et la dynamique moléculaire, qui modélisent les processus dans l'organisme impliquant l'insuline, ont permis à l'équipe d'observer les propriétés des analogues.

Ils ont ensuite effectué des expériences en laboratoire pour confirmer les propriétés observées dans les simulations informatiques. Ces expériences ont utilisé des méthodes telles que la cristallographie et la résonance magnétique nucléaire.

Les chercheurs ont découvert que l’échange d’un atome d’hydrogène contre un atome d’iode améliore la disponibilité de l’insuline mais ne modifie pas son affinité pour le récepteur de l’insuline.

Il est tout à fait concevable, disent les chercheurs, que leur analogue de l'insuline - qui ne diffère de l'insuline naturelle que par un seul atome - présente un potentiel clinique en tant que nouveau médicament.

L'utilisation d'atomes d'halogènes - un groupe qui inclut le fluor, le chlore, le brome et l'iode - est une approche prometteuse pour optimiser les composés en chimie médicinale, affirment les chercheurs, qui ajoutent:

"Inspirée par la chimie quantique et la dynamique moléculaire, cette" ingénierie halogène "promet d’étendre les principes de la chimie médicinale aux protéines."

Découvrez comment prévenir le diabète et l'obésité grâce à une nouvelle protéine.

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