Avances Diabetes: Un nuevo estudio de la Universidad Estatal de Florida está cambiando la investigación de la diabetes y los medicamentos utilizados para tratar la enfermedad.
En las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, Profesor Asociado de Química Brian Miller e investigador post-doctoral Carl Whittington informa que una enzima clave implicada en la respuesta del cuerpo a la glucosa puede ser dañado por un nuevo mecanismo que los científicos no habían visto antes. Este descubrimiento desplaza la comprensión actual de cómo esta enzima participa en ciertas enfermedades, incluyendo la hiperinsulinemia y la diabetes.
«En principio, nuestros hallazgos podrían abrir la puerta a un nuevo enfoque para el tratamiento de enfermedades de la homeostasis de la glucosa, como la diabetes», dijo Miller.
La enzima se llama glucoquinasa y sirve como sensor de glucosa principal del cuerpo, ya que transmite señales en el páncreas, en el hígado y otras áreas del cuerpo para absorber y procesar la glucosa. Cuando esta función de la enzima se deteriora, una persona a menudo sufre diabetes u otras enfermedades relacionados con la glucosa.
Debido a su papel en la célula, la glucoquinasa ha recibido considerable atención por las compañías farmacéuticas como una potencial diana terapéutica. Has más de 10 años que los investigadores descubrieron fármacos que activan esta enzima, que ofrece esperanza para el tratamiento de la diabetes tipo 2.
El enfoque, sin embargo, estaba el estudio de un camino para activar la enzima pero Miller y la investigación de Whittington mostraron que en la realidad hay otra vía para la activación.
El trabajo mostró que este nuevo mecanismo de activación es operativa en formas de enfermedades clínicamente caracterizadas de la enzima. La activación de glucoquinasa es una causa conocida de la hiperinsulinemia, una enfermedad caracterizada por la secreción excesiva de la insulina, incluso en ausencia de glucosa, que a conduce a la resistencia a la insulina.
«La glucoquinasa hiperinsulinemia asociada varía en gravedad dependiendo del nivel de activación de la enzima», dijo Whittington. «Nuestro estudio es importante porque arroja nueva luz sobre cómo las propiedades funcionales de la enzima pueden manifestarse en la enfermedad.»
Además de las implicaciones médicas directas, el nuevo estudio también cambia un principio fundamental de la bioquímica conocida como alostérica. Alostéria es una manera en la que la función de las proteínas en la célula se controlan y regulan. Anteriormente, los científicos creían que la regulación alostérica de glucoquinasa dependía estrictas transiciones estructurales de la biomolécula. Pero la nueva investigación indica que la regulación de la enzima se basa no sólo en su estructura, sino también de su flexibilidad inherente y cómo las enzimas deja atrás diferentes períodos de tiempo.
En colaboración con el profesor Rafael Bruschweiler de la Universidad Estatal de Ohio, los investigadores FSU utilizan un método conocido como la resonancia magnética nuclear, o RMN, para investigar la dinámica funcional de la glucoquinasa en gran detalle. Esta investigación construida sobre otro papel de Miller y Bruschweiler que escribieron en Angwandte Chemie el mes pasado cuantifica la dinámica estructural de ambas formas normales y la enfermedad de la variante de la glucoquinasa.
«Podemos ver partes de la decisión de la enzima, su ritmo y velocidad», dijo Bruschweiler, «y por lo tanto interferir directamente con el proceso catalítico, dando lugar a la respuesta compleja de esta enzima a los cambios en los niveles de glucosa que es esencial para su correcto funcionamiento en el cuerpo humano.»
Este descubrimiento estimulará la investigación adicional por el equipo de Miller y Bruschweiler en un intento de comprender plenamente el nuevo proceso de activación.
Este estudio también puede generar un renovado interés en la glucoquinasa de la arena farmacéutica.
Según la Asociación Americana de Diabetes, 29.1 millones de estadounidenses tienen diabetes y se espera que el número de casos aumente. Ha habido algunas complicaciones con medicamentos para la diabetes que activan la glucoquinasa. Como resultado, algunas empresas han empezado a buscar otras opciones para el tratamiento de la enfermedad, y los nuevos hallazgos podrían ayudar a este proceso.
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