لمرضى السكري.. اكتشاف بنية هرمون الجلوكاجون يقود إلى إنتاج نسخ دوائية منه

المحتوي

ماذا تعرف عن هرمون الجلوكاجون ؟

يضطر مرضى السكري من النوع الأول إلى استخدام حقن الأنسولين بانتظام.

ذلك الهرمون الذي يساعد الخلايا على امتصاص الجلوكوز من الدم، لكن هناك هرمون آخر ذو تأثير معاكس.

يسمى هرمون الجلوكاجون glucagon يتم إعطاؤه لمرضى السكري؛ لإنعاشهم عند فقدانهم للوعي؛ نتيجة الانخفاض الحاد في نسبة السكر في الدم.

يتم إعطاء المرضى هرمون الجلوكاجون على هيئة مسحوق يُذاب في محلول قبل حقنه مباشرة.

لأن حفظه في حالة سائلة، يجعل البروتين يميل إلى تكوين تكتلات تسمى amyloid fibrils.

تكشف دراسة جديدة من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا MIT عن بنية لييفات هرمون الجلوكاجون.

تقترح استراتيجيات محددة لتغيير تسلسل الأحماض الأمينية بطريقة تقلل من احتمالات تكتل البروتين.

تقول مي هونج؛ أستاذ الكيمياء بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وأحد كبار واضعي الدراسة:

“هدف الدراسة هو تحقيق الثبات لمحلول الجلوكاجون، مثلما هو الحال مع الأنسولين الذي يحتفظ بتركيزه وثباته لأسابيع في هيئة محلول أو سائل”.

اكتشف الباحثون يونغ تشاو سو؛ عالم مشارك بشركة ميرك، ومارتن جيلينتر؛ طالب الدراسات العليا بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

المؤلف الرئيس للورقة البحثية، أنه باستخدام الرنين المغناطيسي النووي.

تبين أن بنية لييفات هرمون الجلوكاجون ليست مشابهة لأي من البنيات المعروفة لأي لييفات أميلويدية أخرى.

تكوين اللييفات

تتكون لييفات الأميلويد عندما تتحول البروتينات إلى شكل يسمح لهما بالتكتل معًا، وغالباً ماترتبط هذ البروتينات بظهور المرض.

فعلى سبيل المثال، يكوّن بروتين بيتا أميلويد، لويحات مرتبطة بمرض الزهايمر، بينما تكوّن ألفا ساينوكلين أجسام ليوي في الخلايا العصبية لمرضى الشلل الرعاش Parkinson’s disease.

يتواجد هرمون الجلوكاجون داخل جسم الإنسان على هيئة لولب ألفا، يقترن بإحكام مع ربيطات مستقبلات الهرمون الموجودة على خلايا الكبد.

لينشأ عنها سلسلة من التفاعلات التي تطلق الجلوكوز في مجرى الدم.

وعلى الرغم من ذلك، عندما يتم إذابة هرمون الجلوكاجون في محلول بتركيزات عالية.

يبدأ في التحول إلى لييف في غضون ساعات. لذلك، يجب تخزينه كمسحوق؛ ليتم خلطه مع السائل قبل حقنه مباشرةً.

استخدم فريق البحث الرنين المغناطيسي النووي؛ وهي تحلل الخواص المغناطيسية للنواة الذرية للكشف عن بنية الجزيئات التي تحتوي على تلك النوى.

ذلك لتحديد بنية لييفات هرمون الجلوكاجون.

اكتشف الفريق أن لييفات الجلوكاجون تتكون من صفائح مسطحة تعرف باسم صفائح بيتا beta sheets مرصوصة فوق بعضها البعض.

تتكون كل منها من صفوف من ببتيدات (أحماض أمينية) متماثلة.

على الرغم من ذلك، اكتشف الباحثون أنه – على عكس أي لُييف أميلويدي ذي بنية معروفة – تسير البيبتيدات على التوازي ولكن في اتجاه معاكس.

أي إن كل حزمة تسير في الإتجاه العكسي من اتجاه الحزمتين على جانبيها.

اكتشف العلماء أن حزمة بيتا جلوكاجون لا تحتوي على أجزاء مضطربة، فكل خيط من عشرات الآلاف من خيوط الببتيد- التي تشكل اللييف- يكون مثبتًا بإحكام على هيئة صفيحة بيتا متضادة التوازي؛

ما يتيح لكل ببتيد، تكوين حزمة بيتا يبلغ طولها 10 نانومتر؛ وهي كما تقول هونج : “إنها حزمة مستقرة للغاية، وهي أطول حزمة بيتا معروفة إلى الآن بين أي بروتينات”.

بنية مستقرة

تقول هونغ: “يمكننا إيجاد تفسيرات من خلال تحليل تلك البنية لسبب ثبات اللييف وصعوبة منعه من التكون، ولإحصاره.

ينبغي تغيير هوية رواسب الأحماض الأمينية. إنني أسعى الآن للتوصل إلى طرق لتعديل التسلسل وكسر تلك التفاعلات المستقرة، حتى لا يتجمع الببتيد ذاتيًا لتشكيل تلك اللييفات.

إذ يمكن تخزين تسلسلات الببتيد البديلة في هيئة محلول، وبالتالي؛ لن يكون هناك حاجة إلى خلط الجلوكاجون مع السائل قبل استخدامه”.

يقول كيرت فوذريتش؛ عالم الفيزياء الحيوية بالمعهد الاتحادي السويسري للتكنولوجيا بزيورخ: “بالنظر إلى الدور الفسيولوجي الحاسم للجلوكاجون.

من المشجع الاستمرار في جمع البيانات الخاصة بالبنية الجديدة لهرمون بولي ببتيد “على الرغم من أن البيانات الخاصة بالبنية الموصوفة هنا تميز شكلًا غير مرغوب فيه من الجلوكاجون.

إذ يشير المؤلفون إلى أن ذلك الشكل يبشر بتقديم خيوط جديدة لمناظر الجلوكاجون الهندسية التي من شأنها تحسين الخواص الفيزيائية والكيميائية لإدارتها كدواء.

خاصةً أن فرصة تكون لييفات الأميلويد ضعيفة”.

بعد قراءة الموضوع يمكنك معرفة المزيد عن الكلمات الآتية: