5 de agosto de 2014

La insulina se une a la célula con una "bisagra protectora", puerta hacia nuevos fármacos

La insulina se une a la célula con una "bisagra protectora", puerta hacia nuevos fármacos
FLICKR/ HEATHER AITKEN/CCBY

MADRID, 5 Ago. (EUROPA PRESS) -

   Un equipo internacional de investigadores de Cleveland, Chicago, Oregón, en Estados Unidos, y Australia e India ha descubierto cómo la insulina usa una "bisagra protectora" para unirse a la célula, un prometedor descubrimiento para el diseño de nuevos productos de insulina que podrán mejorar su trabajo en la regulación del metabolismo de los pacientes con diabetes.

   Desde su histórico descubrimiento en 1922, la insulina ha mejorado la salud y alargado las vidas de más de 500 millones de personas en todo el mundo con diabetes mellitus, pero es un misterio científico muy duradero en el tiempo cómo esta hormona clave se une a sus células diana en los órganos del cuerpo.

   Los científicos, codirigido por Michael A. Weiss, de la Escuela de Medicina de la 'Case Western Reserve University', en Cleveland, y Michael C. Lawrence, del 'Walter and Eliza Hall Institute' y la Universidad de Melbourne, en Australia, han descifrado cómo la molécula de insulina se aprovecha de una "bisagra protectora" para enganchar su principal sitio de unión al receptor de la insulina.

   Los resultados de la investigación interdisciplinaria del equipo, publicados esta semana en la edición digital de 'Proceedings of the National Academy of Sciences', muestran que la identificación de esta cuestión requiere la integración de métodos sintéticos, bioquímicos, biológicos, espectroscópicos y cristalográficos.

   "Hemos descubierto un mecanismo esencial de la forma en la que la insulina se une a las células diana y, por lo tanto, provoca una extraordinaria cascada de señales biológicas", destaca Weiss, presidente del Departamento de Bioquímica y profesor distinguido de Investigación en la Escuela de Medicina de 'Case Western Reserve'.

   "Tal señalización molecular, fundamental para la forma en que utilizamos y almacenamos combustible derivado de nuestras comidas, ha atraído a la investigación internacional desde el hito en 1969 del descubrimiento de la estructura de almacenamiento de la insulina por el fallecido premio Nobel Dorothy C. Hodgkin en Inglaterra", añade.

   En esta investigación, Weiss, Lawrence y sus colegas hallaron una bisagra de protección dentro de la insulina que, cuando está cerrada, asegura que la hormona se mantenga de forma segura en una forma de almacenamiento hasta que sea apropiada para abrirse, una transformación estructural que permite su acoplamiento a las superficies de las células diana de músculo, hígado, grasa y otros tejidos.

   Este tipo de acoplamiento es el primer paso en la señalización metabólica, que, por ejemplo, permite a las células diana coger glucosa y, de ese modo, evitar una acumulación de azúcar en la corriente de la sangre (hiperglucemia), una característica de la diabetes mellitus.

   Los investigadores descubrieron la bisagra de protección mediante la observación de las características estructurales intrincadas que se ven en estructuras cristalinas en cuyos bloques de construcción una sola molécula de insulina se une a los fragmentos del receptor de la insulina.

   Estudios previos se centraron en grupos de seis moléculas de insulina (hexámeros) en ausencia del receptor y esta forma cerrada de la insulina es pertinente a la forma en que se almacena en el cuerpo o se prepara en una formulación farmacéutica.

   Los hexámeros contienen tres pares (dímeros) de moléculas de insulina y cada dímero posee un punto de ocho anillos aromáticos, cuatro por cada molécula de insulina. Los anillos aromáticos son estructuras de anillo cerrado formado por átomos de carbono dentro de la molécula. En las nuevas imágenes de la forma abierta y activa de la hormona, estos anillos aromáticos se unen a los "bolsillos" del receptor celular y la insulina abre una bisagra para exponer su superficie funcional.

   "Creemos que la forma cerrada de la insulina se desarrolló para permitir su producción eficiente y almacenamiento seguro en el páncreas --expone Weiss-. Sin embargo, las variantes de formas de la insulina estabilizadas en este estado no tienen actividad biológica".

   Estos descubrimientos han llevado a los científicos a la siguiente etapa de la investigación: cómo traducirlos para hacer productos de insulina más seguros y eficaces para los pacientes. El objetivo final es desarrollar nuevas formas moleculares de insulina que aseguren que la bisagra de protección se abre dentro de la insulina sólo cuando debería.

   "Hemos abordado un problema del mundo real que ha sido parte de una exploración de más de 40 años sobre la forma en que se fabrica la insulina en el cuerpo, cómo se pliega en las células beta especializadas del páncreas hasta que están listas para su uso, cómo se unen a un receptor en la célula y cómo se degrada la insulina", subraya Weiss.