Un nuevo estudio de la Universidad Estatal de Florida está cambiando la forma en que los investigadores miran la investigación de la diabetes y los medicamentos utilizados para tratar la enfermedad.
adentro Actas de la Academia Nacional de Ciencias , el Profesor Asociado de Química Brian Miller y el investigador postdoctoral Carl Whittington informan que una enzima clave involucrada en la respuesta del cuerpo a la glucosa puede ser esencialmente corrompida por un nuevo mecanismo que los científicos no han visto antes. Este descubrimiento cambia la comprensión actual decómo esta enzima participa en ciertas enfermedades, incluidas la hiperinsulinemia y la diabetes.
"En principio, nuestros hallazgos podrían abrir la puerta a un nuevo enfoque para tratar enfermedades de la homeostasis de la glucosa, como la diabetes", dijo Miller.
La enzima se llama glucoquinasa y sirve como sensor primario de glucosa del cuerpo, ya que transmite señales en el páncreas y el hígado que le dicen a otras áreas del cuerpo que absorban y procesen glucosa. Cuando la función de la enzima se ve afectada, una persona a menudo sufre de diabetesu otras enfermedades relacionadas con la glucosa.
Debido a su papel en la célula, la glucoquinasa ha recibido una atención considerable por parte de las compañías farmacéuticas como un posible objetivo terapéutico. Hace más de una década, los investigadores descubrieron medicamentos que activan la enzima, lo que ofrecía esperanza para el tratamiento de la diabetes tipo 2.
Sin embargo, la atención se centró en una sola forma en que se activó la enzima. La investigación de Miller y Whittington mostró que en realidad hay otra vía para la activación.
El trabajo demostró que este nuevo mecanismo de activación es operativo en formas de enfermedad de la enzima caracterizadas clínicamente. La activación de la glucoquinasa es una causa conocida de hiperinsulinemia, una enfermedad caracterizada por la secreción excesiva de insulina incluso en ausencia de glucosa, que a menudo conduce a la insulinaresistencia.
"La hiperinsulinemia asociada a glucoquinasa varía en severidad dependiendo del nivel de activación de la enzima", dijo Whittington. "Nuestro estudio es importante porque arroja nueva luz sobre cómo las propiedades funcionales de la enzima pueden manifestarse en la enfermedad".
Además de las implicaciones médicas directas, el nuevo estudio también cambia un principio fundamental de la bioquímica conocido como alosterio. El alosterio es una de las formas en que la función de las proteínas en la célula se controla y regula. Anteriormente, los científicos creían que la regulación alostérica dela glucoquinasa dependía de transiciones estructurales estrictas de la biomolécula. Pero, según la nueva investigación, la regulación de la enzima depende no solo de su estructura, sino también de su flexibilidad inherente y de cómo se mueve la enzima durante diferentes períodos de tiempo.
En colaboración con el profesor Rafael Brüschweiler de la Universidad Estatal de Ohio, los investigadores de la FSU utilizaron un método conocido como resonancia magnética nuclear, o RMN, para investigar la dinámica funcional de la glucoquinasa en gran detalle. Esta investigación se basó en otro artículo de Miller y Brüschweilerescribió en Angwandte Chemie el mes pasado que cuantificó la dinámica estructural de las formas de glucoquinasa tanto normales como variantes de la enfermedad.
"Podemos ver qué partes de la enzima se mueven a qué velocidad y velocidad", dijo Brüschweiler, "y por lo tanto interfieren directamente con el proceso catalítico, dando lugar a la respuesta compleja de esta enzima a los cambios en los niveles de glucosa que es esencial para su correcto funcionamiento".funcionar en el cuerpo humano "
Este descubrimiento estimulará la investigación adicional por parte del equipo de Miller y Brüschweiler en un intento por comprender completamente el nuevo proceso de activación.
También puede generar un renovado interés en la glucoquinasa desde el ámbito farmacéutico.
Según la Asociación Estadounidense de Diabetes, 29.1 millones de estadounidenses tienen diabetes y se espera que aumenten los casos. Ha habido algunas complicaciones con los medicamentos para la diabetes que activan la glucoquinasa. Como resultado, algunas compañías han comenzado a buscar otras opciones para tratar la enfermedad, y los nuevos hallazgos podrían ayudar a este proceso.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Florida . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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