В последней публикации в высокорейтинговом научном журнале Nature Metabolism авторитетная международная группа ученых представляет революционное исследование механизмов высвобождения инсулина из бета-клеток поджелудочной железы. Ранее существовали обширные знания о роли глюкозы в активации выработки инсулина, но новые данные позволяют понять этот сложный процесс на молекулярно-вторичном уровне, проливая свет на ранее непонятные нюансы.
Исследователи сосредоточили свои усилия на анализе взаимодействия трансмембранных белков на клеточной мембране-β. Они использовали комбинацию современных методов, включая световую микроскопию высокого разрешения и высокочувствительный электронно-микроскопический анализ структуры клеточной поверхности, чтобы точно распознать и составить карту взаимодействия рецепторов глюкозы, белка GLUT2 и инсулинсекреторного аппарата.
Результаты показали, что при повышении уровня глюкозы в крови GLUT2 не только транспортирует ее в клетку, но и непосредственно активирует белки внутри клетки посредством серии последовательных связей. Первичный импульс активации возникает из-за целенаправленной конформационной перестройки GLUT2 при присоединении к глюкозе. Эта перестройка служит сигнальным триггером для активирующей последовательности связывания с другими трансмембранными белками, в первую очередь с комплексом для хранения инсулина, состоящим из препроинсулина и других белков.
Важным моментом, выявленным в ходе исследования, является открытие белка, получившего название InsP2, который, в дополнение к своей уже хорошо известной функции по хранению и фосфорилированию инсулина, является ключевым медиатором в связывании активированного GLUT2 и комплекса, накапливающего инсулин.
Импульс, передаваемый от GLUT2 к InsP2, вызывает образование многочисленных тесных контактов между канальцами для хранения инсулина и канальцами для высвобождения (доминирующая модель высвобождения). В этом процессе значительную роль играют белковые структуры SNARE, которые отвечают за специфический процесс "слияния" пузырьков инсулина с клеточной мембраной, обеспечивая его выброс в кровоток. Увеличение числа тесных контактов между каналами накопления и высвобождения при повышенной концентрации глюкозы увеличивает скорость слияния везикул и, следовательно, увеличивает поток высвобождаемого инсулина.
Результаты этого исследования открывают новые перспективы для разработки более эффективных и точных методов лечения диабета и других эндокринных заболеваний, связанных с нарушением регуляции инсулина. Понимание подробных молекулярных механизмов высвобождения инсулина позволит свести к минимуму побочные эффекты и направить терапию конкретно на проблемные участки в этом сложном биохимическом процессе.