رؤى جديدة حول كيفية عمل الأنسولين

قام باحثون بدراسة النمط الزمني لتأثير الأنسولين على بروتينات الكيناز في خلايا العضلات البشرية بالتفصيل لأول مرة.

وقد نُشرت نتائجهم في مجلة Nature Communications وكشفت عن آليات غير معروفة سابقًا يمكن استخدامها لعلاج مرض السكري من النوع 2.

الأنسولين

الأنسولين هو هرمون حيوي يتحكم في العديد من العمليات في الجسم - من تنظيم نسبة السكر في الدم إلى نمو الخلايا.

يعد ضعف عمل الأنسولين عاملًا رئيسيًا في تطور مرض السكري من النوع 2، والذي بدوره يزيد من خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية، مثل النوبة القلبية أو السكتة الدماغية.

تأثير الأنسولين

لكن كيف يؤثر الأنسولين على العديد من العمليات المختلفة في الخلية؟ تم فحص هذا السؤال الآن من قبل علماء من DDZ بالتعاون مع باحثين من معهد ماكس بلانك لعلم الوراثة الجزيئي في برلين وجامعة أوسلو.

وبناءً على أساليب التحليل الطيفي الكتلي (الفوسفوبروتينات)، تتبع الباحثون التغيرات في أكثر من 13000 موقع فسفرة في خلايا العضلات بمرور الوقت.

يتضمن ذلك تعديلات كيميائية صغيرة للبروتينات تعمل كمفاتيح تشغيل وإيقاف جزيئية ويتم تحفيزها بواسطة إنزيمات معينة تسمى بروتين كيناز.

إن تحفيز العضلات بالأنسولين له عواقب كبيرة على تنسيق العمليات الجزيئية داخل الخلية.

اكتشف العلماء أن ما مجموعه 159 بروتين كيناز مختلف، أي حوالي ثلث جميع أعضاء هذه العائلة الإنزيمية، تم تنشيطها بعد بضع دقائق فقط، مما ينظم بدوره نشاط مئات الإنزيمات الأخرى المشاركة في عملية التمثيل الغذائي للطاقة وتكوين الخلايا.

وقد أظهر التحليل الآن لأول مرة أن الأنسولين يحفز شبكة معقدة من الإشارات التي تنتشر عبر الخلايا بطريقة تشبه الموجات.

وعلى غرار عمليات الإرسال الراديوية، تلعب قوة الإشارة وتردد الموجات دورًا.

ووجد الباحثون أن النمط الزمني الدقيق للموجات، أي تنشيط بروتينات الكيناز، مسؤول عن التأثير المستهدف في الخلية.

تتولد إشارات معينة من خلال تداخل موجات متعددة، كما هو الحال في ما يسمى بمسار إشارات mTOR - وهو منظم رئيسي لانقسام الخلايا ونموها.

باستخدام النماذج الرياضية، أظهر الباحثون أن هذه الشبكة الديناميكية المكونة من عدة مئات من البروتينات يتم تنظيمها بواسطة حوالي 30 إنزيمًا فقط (كينازات البروتين والفوسفاتيز).

يمكن أن يوفر هذا الاكتشاف الأساس لتطوير أساليب علاجية جديدة لتحسين علاج مرض السكري من النوع 2: يمكن للمواد الفعالة التي تعمل على تنشيط أو تثبيط هذه الإنزيمات الرئيسية على وجه التحديد أن تعمل على تعزيز عمل الأنسولين.

نتائج جديدة حول تنظيم الجينات

بالإضافة إلى ذلك، فقد تبين أن الأنسولين يؤثر على وظيفة ما يسمى بمجمع الوصلات، وهو عنصر تنظيمي رئيسي لتنظيم الجينات. وهذا يشير إلى أن هرمون الأنسولين يؤدي وظائف أكثر بكثير في جسم الإنسان مما كان يُشتبه به سابقًا.

يقول البروفيسور دكتور هادي الحسني، مدير معهد الكيمياء الحيوية السريرية والكيمياء المرضية في مركز دنيزلي لعلم الأمراض، والباحث الرئيسي في الدراسة: "يُظهر بحثنا أن الأنسولين لا يتحكم فقط في تنظيم نسبة الجلوكوز في الدم، بل ينظم أيضًا شبكة ديناميكية من التعديلات البروتينية التي تنسق استجابة الخلايا للأنسولين بطريقة دقيقة ومتزامنة".

ويضيف البروفيسور دكتور مايكل رودن: "تقدم الدراسة نتائج مهمة حول آليات عمل الأنسولين ويمكن أن تقدم مساهمة حاسمة في تطوير علاجات جديدة وأكثر استهدافًا للأشخاص الذين يعانون من مقاومة الأنسولين ومرض السكري".

ويأمل الباحثون أن تؤدي هذه النتائج على المدى الطويل ليس فقط إلى فهم أفضل لتطور مرض السكري من النوع الثاني، بل وأيضًا إلى تقديم أساليب علاجية جديدة.