Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Chemisch verändertes Insulin ist schneller verfügbar

03.01.2017

Tauscht man bei Insulin ein Wasserstoffatom gegen ein Iodatom aus, behält das Hormon seine Wirkung, ist aber schneller für den Organismus verfügbar. Diesen Effekt konnten Forschende der Universität Basel basierend auf Computersimulationen voraussagen und dann in Experimenten bestätigen. Die Fachzeitschrift «Journal of Biological Chemistry» hat die Ergebnisse veröffentlicht.

Insulin wird in der Bauchspeicheldrüse gebildet und reguliert den Blutzuckerspiegel. Um das Hormon zu speichern, bildet der Körper einen durch ein Zinkatom gebundenen Komplex aus sechs identischen Molekülen (Hexamer). Seine physiologische Wirkung kann das Hormon jedoch nur entfalten, wenn es in der Form eines einzelnen Moleküls (Monomer) vorliegt. Erst wenn der Körper Insulin benötigt, teilt sich das Hexamer in Monomere auf und steht dann zur Blutzuckerregulierung zur Verfügung.


Bindung des Insulin-Analogons (grün) an seinen Rezeptor (hellblau). Die Oberfläche des Rezeptors ist in transparentem grau dargestellt.

Universität Basel, Departement Chemie

Bei der Entwicklung künstlicher Insulinpräparate zur Behandlung von Diabetes mellitus versuchen Forscher diesen Teilungsprozess zu optimieren. Mittels chemischer Modifikation verbessern sie so insbesondere die Freisetzung und Verfügbarkeit des Insulins.

Ein möglicher Ansatz besteht darin, einzelne Atome gezielt auszutauschen. Dadurch entsteht ein sogenanntes Insulinanalog, das sich in Aufbau und Eigenschaften von natürlichem Insulin unterscheidet.

Künstliches Insulin wird schneller freigesetzt

Das Team um Prof. Markus Meuwly vom Departement Chemie der Universität Basel hat in Zusammenarbeit mit Forschern aus den USA und Australien ein neues modifiziertes Insulin untersucht. Die Forscher tauschten ein einziges Wasserstoffatom gegen ein Iodatom aus, wodurch zwischenmolekulare Wechselwirkungen wirksam wurden, die zu einer schnelleren Freisetzung des Insulins führten.

Die Einführung eines Iodatoms verbesserte nicht nur dessen Verfügbarkeit, gleichzeitig blieben die Affinität für den Insulin-Rezeptor und die biologische Funktion verglichen mit natürlichem Insulin unverändert. Vorausgesagt hatte diese vorteilhaften Eigenschaften eine Kombination aus Quantenchemie und Molekulardynamik-Simulationen. In einem zweiten Schritt konnten die vorhergesagten Stabilitätsänderungen des chemisch modifizierten Insulins durch Kristollagraphie- und Kernspinresonanzexperimente direkt belegt werden.

Klinische Anwendung denkbar

Der Einsatz von Halogenatomen ist ein erfolgversprechender Ansatz zur Wirkstoffoptimierung in der medizinischen Chemie. Die vorliegenden Resultate mit Iodatomen bei Insulin zeigen, dass das Konzept der chemischen Modifizierung auch im Bereich der Protein-Wirkstoffe grosses Potenzial aufweist. Eine spätere klinische Anwendung des vorgestellten Insulinanalogon, das sich vom natürlichen Insulin lediglich in einem einzigen Atom unterscheidet, ist durchaus denkbar.

Originalartikel

Krystel El Hage, Vijay Pandyarajan, Nelson B. Phillips, Brian J. Smith, John G. Menting, Jonathan Whittaker, Michael C. Lawrence, Markus Meuwly, Michael A. Weiss
Extending Halogen-Based Medicinal Chemistry to Proteins: Iodo-Insulin as a Case Study
Journal of Biological Chemistry (2016), doi: 10.1074/jbc.M116.761015

Weitere Auskünfte

Prof. Dr. Markus Meuwly, Universität Basel, Departement Chemie, Tel. +41 61 207 38 21, E-Mail: m.meuwly@unibas.ch

Weitere Informationen:

https://www.unibas.ch/de/Aktuell/News/Uni-Research/Chemisch-veraendertes-Insulin...

Olivia Poisson | Universität Basel

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

nachricht Einen Schritt näher an die Wirklichkeit
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics