Les scientifiques suggèrent qu'une petite altération chimique de l'insuline rend la molécule plus rapide tout en préservant sa fonction dans l'organisme. dans le Journal of Biological Chemistry , Les chercheurs décrivent comment ils ont prédit l'effet avec des simulations informatiques et l'ont confirmé avec des expériences de laboratoire.

Les chercheurs ont constaté 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 d'image: Département de chimie de l'Université de Bâle

Les chercheurs - de la Suisse, des États-Unis et de l'Australie - ont constaté qu'ils pourraient accélérer le désassemblage et la libération de l'insuline de sa structure complexe à sa forme disponible en remplaçant un seul atome d'hydrogène par un atome d'iode dans sa structure moléculaire.

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

Dans sa forme de stockage, l'insuline existe en tant que complexe lié au zinc de six molécules identiques appelées hexamère. La forme simple et active est une molécule unique non liée, ou un monomère.

Lorsque le corps nécessite de l'insuline pour réguler le sucre dans le sang, l'hexamère se désassemble en monomères.

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

Pendant un certain temps, les chercheurs ont expérimenté 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 diverses approches pour explorer et découvrir de nouvelles façons de lutter contre les maladies 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 implique de modifier la structure et la fonction des protéines - les chevaux de travail chimiques de l'organisme - en utilisant uniquement un ordinateur ou l'évolution en laboratoire.

Un domaine d'application qui se manifeste est le développement de médicaments de concepteur 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 de la structure moléculaire de l'insuline naturelle.

Approche prometteuse pour l'optimisation des composés médicinaux

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

Ils ont ensuite effectué des expériences de 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 pour un atome d'iode améliorait la disponibilité de l'insuline mais n'a pas changé d'affinité pour le récepteur de l'insuline.

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

L'utilisation d'atomes d'halogène - un groupe qui comprend le fluor, le chlore, le brome et l'iode - est une approche prometteuse pour l'optimisation des composés dans la chimie médicinale, disent les chercheurs, qui ajoutent:

Inspiré par la chimie quantique et la dynamique moléculaire, ce «génie de l'halogène» promet d'étendre les principes de la chimie médicinale aux protéines.

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