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 Mehr Platz für Vögel und Schmetterlinge in der Landwirtschaft
16.01.2019 | Universität Bern

nachricht Multiple Sklerose: Hilfe zur zellulären Selbsthilfe
15.01.2019 | Charité – Universitätsmedizin Berlin

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: Implantate aus Nanozellulose: Das Ohr aus dem 3-D-Drucker

Aus Holz gewonnene Nanocellulose verfügt über erstaunliche Materialeigenschaften. Empa-Forscher bestücken den biologisch abbaubaren Rohstoff nun mit zusätzlichen Fähigkeiten, um Implantate für Knorpelerkrankungen mittels 3-D-Druck fertigen zu können.

Alles beginnt mit einem Ohr. Empa-Forscher Michael Hausmann entfernt das Objekt in Form eines menschlichen Ohrs aus dem 3-D-Drucker und erklärt: «Nanocellulose...

Im Focus: Nanocellulose for novel implants: Ears from the 3D-printer

Cellulose obtained from wood has amazing material properties. Empa researchers are now equipping the biodegradable material with additional functionalities to produce implants for cartilage diseases using 3D printing.

It all starts with an ear. Empa researcher Michael Hausmann removes the object shaped like a human ear from the 3D printer and explains:

Im Focus: Roter Riesenvollmond in den Morgenstunden des 21. Januar

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg - Frühaufsteher sind diesmal im Vorteil: Wer am Morgen des 21. Januar 2019 vor 6:45 Uhr einen Blick an den Himmel wirft, kann eine totale Mondfinsternis bestaunen. Dann leuchtet der sonst so strahlende Vollmond zwischen den Sternbildern Zwillingen und Krebs glutrot.

Um das Finsternis-Spektakel in seiner gesamten Länge zu verfolgen, muss man allerdings sehr früh aus dem Bett: Kurz nach 4:30 Uhr beginnt der Mond sich langsam...

Im Focus: Atomarer Mechanismus der Supraschmierung aufgeklärt

Das Phänomen der sogenannten Supraschmierung ist bekannt, es war jedoch auf atomarer Ebene bislang nicht zu erklären: Wie entsteht die extrem niedrige Reibung beispielsweise in Lagern? Forscherinnen und Forscher der Fraunhofer-Institute IWM und IWS entschlüsselten gemeinsam einen universellen Mechanismus der Supraschmierung bei bestimmten diamantähnlichen Kohlenstoffschichten in Verbindung mit organischen Schmierstoffen. Auf dieser Wissensbasis ist es nun möglich, Designregeln für supraschmierende Schicht-Schmierstoff-Kombinationen zu formulieren. Die Ergebnisse präsentiert ein Artikel der Zeitschrift Nature Communications, Ausgabe 10.

Eine der wichtigsten Grundvoraussetzungen für nachhaltige und umweltfreundliche Mobilität ist, Reibung zu minimieren. Diesem wichtigen Vorhaben widmen sich...

Im Focus: Elucidating the Atomic Mechanism of Superlubricity

The phenomenon of so-called superlubricity is known, but so far the explanation at the atomic level has been missing: for example, how does extremely low friction occur in bearings? Researchers from the Fraunhofer Institutes IWM and IWS jointly deciphered a universal mechanism of superlubricity for certain diamond-like carbon layers in combination with organic lubricants. Based on this knowledge, it is now possible to formulate design rules for supra lubricating layer-lubricant combinations. The results are presented in an article in Nature Communications, volume 10.

One of the most important prerequisites for sustainable and environmentally friendly mobility is minimizing friction. Research and industry have been dedicated...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Superbeschleuniger im Fokus

16.01.2019 | Veranstaltungen

BMBF-Technologiegespräch: „Materialinnovationen und Start-up“

16.01.2019 | Veranstaltungen

Tagung zu Antibiotikaresistenzen

15.01.2019 | Veranstaltungen

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

Superbeschleuniger im Fokus

16.01.2019 | Veranstaltungsnachrichten

BMBF-Technologiegespräch: „Materialinnovationen und Start-up“

16.01.2019 | Veranstaltungsnachrichten

Fliegende optische Katzen für die Quantenkommunikation

16.01.2019 | Physik Astronomie

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