Исследование, проведенное группой ученых из Медицинской школы Гарвардского университета, привело к прорывному пониманию процесса секреции инсулина бета-клетками поджелудочной железы. Это исследование, опубликованное в престижном журнале Cell, проливает новый свет на сложные молекулярные взаимодействия, лежащие в основе регуляции уровня сахара в крови.
Известно, что инсулин - это гормон, который играет ключевую роль в метаболизме глюкозы, отвечает за транспортировку глюкозы из кровотока в клетки, тем самым обеспечивая организм энергией. Секреция инсулина, наибольшее количество которого синтезируется бета-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы, строго регулируется в ответ на повышение концентрации глюкозы в крови.
Ранее предполагалось, что основной движущей силой этого процесса является прямой приток глюкозы в бета-клетки. Но новое исследование выявило более глубокий механизм. Ключевым игроком оказались рецепторы с высоким уровнем сродства к глюкозе, известные как GLUT2, которые были детально изучены с использованием передовых методов микроскопии и масс-спектрометрии. Исследователи обнаружили, что GLUT2, встроенный в мембрану бета-клеток, не только транспортирует глюкозу, но и служит "датчиком" изменений ее концентрации внеклеточно.
Взаимосвязь между активацией GLUT2 и высвобождением инсулина не является однозначной и требует последовательных действий на клеточном уровне. Увеличение концентрации глюкозы во внешней среде активирует GLUT2, который запускает цепочку событий, вовлекающих ключевые ферменты и белки. Одним из таких элементов является гетеродемерный комплекс AMPK-ULK1. Под воздействием GLUT2 активированный комплекс запускает фосфорилирование белка mTORC1. Этот механизм значительно замедляет процесс распада эндоплазматического ретикулума (ER), в котором инсулин хранится внутри гранул. Предотвращение разрушения ER приводит к накоплению предшественников инсулина в цитоплазме, что подготавливает к их дальнейшей секреции.
В дополнение к AMPK-ULK1, исследование показало важность еще одного ключевого компонента, белка STING, известного своей связью с иммунитетом. Как оказалось, STING функционирует в бета-клетках поджелудочной железы не как иммунная сигнальная молекула, а как чувствительный к глюкозе элемент, регулирующий секрецию инсулина. Повышенный уровень глюкозы стимулирует STING, который активирует протеинкиназу по цепочке сигналов и приводит к адаптации митохондрий в бета-клетках. В конечном счете, это обеспечивает более эффективный механизм накопления предшественников инсулина для его последующего высвобождения.
Это исследование представляет новую модель для понимания сложных взаимосвязей, связывающих метаболизм глюкозы и секрецию инсулина. Открытие роли GLUT2, AMPK-ULK1 и STING в этом процессе открывает новые перспективы для разработки терапевтических стратегий лечения сахарного диабета 2 типа, направленных на тонкую настройку механизмов, контролирующих высвобождение инсулина поджелудочной железой.