Naukowcy odkryli biologię stojącą za produkcją insuliny

Odkrycie insuliny uratowało życie milionom ludzi z cukrzycą na całym świecie, ale niewiele wiadomo na temat pierwszego kroku do syntezy insuliny.

Naukowcy z University of Michigan odkryli część tej układanki. Podczas badania informacyjnego RNA zaangażowanego w produkcję insuliny u muszek owocowych odkryli, że znacznik chemiczny na informacyjnym mRNA jest niezbędny do translacji mRNA insuliny na białko insuliny. Zmiana tego markera chemicznego może wpłynąć na ilość produkowanej insuliny.

Badanie przeprowadzone przez naukowców Daniela Wilensky’ego i Monikę Doss zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Structural and Molecular Biology.

Organizm nosi swoje DNA – swoje geny – w każdej komórce swojego ciała. Geny to bloki informacji, które są przepisywane na białka za pośrednictwem innej cząsteczki zwanej informacyjnym RNA. mRNA są optycznymi kopiami DNA – pozostawiając oryginalny DNA nietknięty – przenosząc informacje o białku do cytoplazmy komórki, gdzie białko jest syntetyzowane. mRNA są ozdobione małymi cząsteczkami zwanymi „znacznikami”. Markery te mogą modyfikować działanie RNA i sposób wytwarzania białek.

Lubię myśleć o RNA jako o choince. Choinki są piękne na wolności, ale kiedy wniesiesz je do środka i udekorujesz, to właśnie ta ozdoba sprawi, że drzewko poczuje się częścią sezonu. To samo z RNA. Te motywy na RNA wzmacniają sposób regulacji RNA.. „

Daniel Welensky jest pracownikiem naukowym ze stopniem doktora w Doss Lab na Wydziale Biologii Molekularnej, Komórkowej i Rozwoju na Uniwersytecie Michigan.

Trudno jest badać produkcję insuliny u ludzi lub ssaków. U ludzi trzustka znajduje się za wątrobą. Nie regeneruje się dobrze i nie można go pobierać od żywych osobników. Ale u much komórki insuliny znajdują się już w ich mózgach, funkcjonując jak neurony, a naukowcy mają do nich fizyczny dostęp. U muszek owocowych naukowcy przyjrzeli się markerowi zwanemu metylacją RNA N-6 adenozyny lub m6A.

Aby zbadać znacznik m6A, naukowcy najpierw zidentyfikowali RNA, które zawierało znacznik. Następnie oznaczyli komórki insuliny cząsteczką fluorescencyjną i użyli mikroskopii konfokalnej do wizualizacji ilości insuliny produkowanej przez komórkę insulinową. Zrobili to pod dwoma warunkami: po pierwsze, wyeliminowali enzym m6A odpowiedzialny za dekorowanie mRNA znakujących m6A w komórkach insuliny. Po drugie, usunęli znaczniki m6A za pomocą CRISPR, techniki używanej do edycji DNA, w celu zmutowania zmodyfikowanego As.

W obu przypadkach zdolność much do wytwarzania insuliny była znacznie zmniejszona.

„Odkryliśmy, że ten transkrypt DNA insuliny, ten mRNA, ma specyficzny marker, który, gdy jest obecny, wytwarza tonę hormonu insuliny” – powiedział Doss, adiunkt biologii molekularnej, komórkowej i rozwojowej. „Ale bez sygnału muchy miały znacznie mniej insuliny i wykazywały cechy cukrzycy”.

Ten marker chemiczny jest zachowany – lub niezmieniony – u ryb, myszy i ludzi.

„Jest więc prawdopodobne, że produkcja insuliny jest również regulowana przez tego rodzaju mechanizm u ludzi” – powiedział Welensky. Nie tylko w Stanach Zjednoczonych, ale na całym świecie panuje epidemia otyłości i cukrzycy. Nasze odkrycie jest kolejnym dowodem na to, jak ta choroba występuje”.

Doss mówi, że odkrycie wyjaśnia zrozumienie biologii insuliny i fizjologii chorób związanych z równowagą energetyczną. Zmniejszone poziomy markerów chemicznych zaobserwowano u osób z cukrzycą typu 2. Mówi, że przywrócenie poziomów tych markerów może również pomóc w walce z cukrzycą i chorobami metabolicznymi.

„Od stu lat znamy insulinę jako środek leczniczy. „Odkryliśmy wiele o tym, jak powstaje insulina” – powiedział Doss. Ale wiemy bardzo niewiele o biologii molekularnej leżącej u podstaw insuliny i o tym, jak jest regulowana. Dlatego uważam, że ta praca jest ważna – ponownie skupia się na insulinie i genie oraz wszystkich rzeczach, które wciąż musimy odkryć. „