Forscher entdecken eine neue Weise, wie Insulin mit seinem Rezeptor interagiert
Seit der Entdeckung des Insulins vor fast 100 Jahren versuchen Wissenschaftler zu entschlüsseln, wie genau das Hormon mit seinem Rezeptor interagiert. Dies ist wichtig, um bessere therapeutische Insuline entwickeln zu können. In einer neuen Studie haben Forscher nun ein kritisches Teil des Puzzles gelöst. Sie konnten zeigen, wie Insulin an einer zweiten Bindestelle mit seinem Rezeptor interagiert.
Das Forscherteam des Paul-Langerhans-Instituts Dresden, ein Satellit des Helmholtz-Zentrums München und Partner des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) und der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus der TU Dresden haben die Ergebnisse der Zusammenarbeit mit Kollegen des Max-Planck-Instituts für Biochemie in München, der McGill University in Kanada und der Universität Helsinki in Finnland im Journal of Cell Biology (JCB) veröffentlicht.
Frühere Studien haben die zentrale Rolle von Insulin als Regulator des Blutzuckers untersucht und dessen Beteiligung an Diabetes und anderen chronischen Erkrankungen, einschließlich neurodegenerativer Erkrankungen und Krebs, nachgewiesen. Die biologische Wirkung von Insulin wird dabei durch seinen Rezeptor – den Insulinrezeptor – vermittelt, der auf der Zelloberfläche lokalisiert ist.
"Als in den 1920er Jahren zum ersten Mal Insulin an Patienten verabreicht wurde, war dies ein echter Durchbruch in der Diabetesbehandlung. Es ist jedoch nach wie vor eine Herausforderung, Insuline zu erzeugen, die das gesamte Spektrum der endogenen Insulinwirkung widerspiegeln", erklärt Dr. Ünal Coskun, Forschungsgruppenleiter am Institut für Pankreatische Inselzellforschung (IPI) und Paul-Langerhans-Institut Dresden (PLID). "Der Hauptgrund dafür ist, dass wir immer noch nicht genug darüber wissen, wie Insulin an seinen Rezeptor bindet und wie dieses Signal innerhalb der Zelle weitergegeben wird."
Bereits vor 40 Jahren wurde erstmals vermutet, dass Insulin an zwei verschiedenen Stellen auf dem Rezeptor bindet. Obwohl mittlerweile viel über die Wechselwirkungen bekannt ist, die an der ersten dieser Bindestellen auftreten, war nur sehr wenig darüber bekannt, was an der zweiten Stelle passiert. Doch erst das genaue Verständnis, wie Insulin mit seinem Rezeptor an beiden Bindestellen interagiert, erlaubt es den Forschern nun, verbesserte Wirkstoffe für insulinbedingte Erkrankungen zu entwickeln.
In der neuen Studie zeigen die Forscher, wie Insulin an die zweite Stelle bindet. Mit einer leistungsstarken Technik, der so genannten Kryoelektronenmikroskopie, erhielten die Forscher ein detailliertes 3D-Bild der Ektodomäne* des Insulinrezeptors, welcher Insulin gebunden hat.