Otkriće insulina spasilo je živote miliona ljudi sa dijabetesom širom sveta, ali malo se zna o prvom koraku sinteze insulina.
Istraživači sa Univerziteta u Mičigenu otkrili su deo ove misterije. Ispitujući mesindžer RNK uključene u proizvodnju insulina u voćnim mušicama, otkrili su da je hemijska oznaka na iRNK ključna za prevođenje insulinske mRNK u protein insulin. Promena ove hemijske oznake može uticati na količinu insulina koja se proizvodi.
Studija koju su sproveli istraživači Danijel Vilinski i Monika Dus objavljena je u časopisu Nature Structural and Molecular Biologi.
Organizam nosi DNK – svoje gene – u svakoj ćeliji svog tela. Geni su blokovi informacija koji se transkribuju u proteine preko drugog molekula zvanog mesindžer RNK. Ove mRNK su fotokopije DNK – ostavljajući originalnu DNK netaknutu – koje prenose ovu informaciju o proteinu u citoplazmu ćelija, gde se protein sintetiše. IRNK su ukrašene malim molekulima zvanim „tagovi“. Ove oznake mogu da modifikuju kako funkcionišu RNK i kako se proizvode proteini.
„Volim da razmišljam o RNK kao o božićnom drvetu“, rekao je Vilinski, postdoktorski istraživač u Dusovoj laboratoriji na U-M odeljenju za molekularnu, ćelijsku i razvojnu biologiju. „Božićne jelke su prelepe u divljini, ali kada ih unesete unutra i stavite ukrase na njih, ta dekoracija je ono što čini da se osećate kao da je drvo deo godišnjeg doba. Ista stvar sa RNK. Ovi ukrasi na RNK zaista poboljšavaju način na koji je RNK regulisana.“
Proučavanje proizvodnje insulina kod ljudi ili sisara je teško. Kod ljudi, pankreas se nalazi iza jetre. Ne regeneriše se dobro i ne može se uzorkovati kod živih subjekata. Ali kod muva, njihove insulinske ćelije su zapravo u njihovom mozgu, funkcionišu kao neuroni i fizički su dostupne istraživačima. Kod voćnih mušica, istraživači su pogledali oznaku nazvanu RNK N-6 adenozin metilacija, ili m6A.
Da bi proučili oznaku m6A, istraživači su prvo identifikovali RNK koje imaju oznaku. Zatim su obeležili insulinske ćelije fluorescentnim molekulom i koristili konfokalnu mikroskopiju da bi vizuelizovali koliko insulina proizvodi insulinska ćelija. To su uradili pod dva uslova: prvo, izbacili su enzim m6A, odgovoran za ukrašavanje mRNK oznakama m6A, u insulinskim ćelijama. Drugo, uklonili su m6A oznake koristeći CRISPR, tehnologiju koja se koristi za uređivanje DNK, da bi mutirali modifikovani As.
U oba slučaja, sposobnost muva da proizvode insulin je znatno smanjena.
„Otkrili smo da ova fotokopija DNK za insulin, ova mRNA, ima specifičnu oznaku koja, kada je prisutna, pravi se tona insulinskog hormona“, rekao je Dus, vanredni profesor molekularne, ćelijske i razvojne biologije. „Ali bez signala, muve su imale mnogo manje insulina i razvile su obeležja dijabetesa.“
Ova hemijska oznaka je očuvana – ili nepromenjena – kod riba, miševa i ljudi.
„Dakle, verovatno je da je proizvodnja insulina takođe regulisana ovim mehanizmom kod ljudi“, rekao je Vilinski. „Postoji epidemija gojaznosti i dijabetesa ne samo u Sjedinjenim Državama, već i širom sveta. Naš nalaz je još jedan dokaz o tome kako se ova bolest dešava.“
Dus kaže da ovo otkriće potvrđuje razumevanje biologije insulina i fiziologije bolesti energetske homeostaze. Nizak nivo hemijskih oznaka je primećen kod ljudi sa dijabetesom tipa 2. Vraćanje nivoa ovih oznaka može takođe pomoći u borbi protiv dijabetesa i metaboličkih bolesti, kaže ona.
„Mi znamo za insulin kao tretman stotinu godina. Toliko smo otkrili o tome kako se insulin pravi“, rekao je Dus. „Ali znamo tako malo o osnovnoj molekularnoj biologiji insulina i o tome kako je ona regulisana. Zato mislim da je ovaj rad važan — ponovo se fokusira na insulin, gen i sve stvari koje još uvek moramo da otkrijemo o tome.“
