Диабет второго типа — это болезнь, при которой клетки перестают реагировать на инсулин.

Инсулин необходим для усвоения клеткой глюкозы, поэтому при диабете 2 типа клетки оказываются на голодном пайке даже тогда, когда глюкозы в крови вполне достаточно по меркам здорового человека; кроме того, при участии инсулина глюкоза откладывается про запас в виде гликогена, нарушение этого процесса ведет к повышению концентрации глюкозы в крови, так что в организме больных уровень глюкозы начинает еще и меняться в слишком широких пределах.

Что стоит за фразой «инсулин взаимодействует с клетками»? Молекулы этого гормона (по своей природе это пептид, то есть сравнительно небольшой белок) соединяются с белковыми молекулами специальных рецепторов, после чего в клетке запускается ряд биохимических реакций. А как именно происходит взаимодействие одних молекул с другими, как инсулиновый рецептор распознает инсулин? Это тот самый вопрос, ответ на который содержится в новой статье исследователей из Австралии, США и Чехии для журнала Nature.

Ученые сначала выделили белок инсулинового рецептора в чистом виде и вырастили из него кристалл — эту часть сделали в медицинском институте Уолтера и Элизы Холл в Австралии. Далее кристалл там же просветили мощным пучком рентгеновских лучей, по рассеянию которых вычислили молекулярную структуру белка, получив трехмерную модель рецептора с точностью буквально до отдельных атомов. Так как модель инсулина была получена намного раньше, половина дела на этом была сделана — в распоряжении специалистов оказались подробные модели, взаимодействие которых уже вполне описывалось на уровне «участок молекулы инсулина L1 притягивается к сегменту?CT рецептора».

Оставалось проверить корректность этих описаний и здесь в дело вступили молекулярные биологи из университета Чикаго, которые соединили рецептор инсулина со специальными светочувствительными метками.

Такие метки (небольшие на фоне белка молекулы) не мешали инсулину реагировать обычным образом с рецептором, но при облучении ультрафиолетом намертво схватывали инсулин и рецептор между собой: метод фотокросслинкинга, как его называют в английской литературе позволяет зафиксировать момент, который иначе наблюдать затруднительно — при выделении белков из раствора хрупкие связи между ними неизбежно рвутся и получить препарат «рецептор + инсулин» без дополнительной склейки оказывается невозможно.

Проведенные американскими и чешскими учеными опыты показали, что модель корректна, а в процессе взаимодействия молекулы рецептора еще и определенным образом меняют свою форму.

Эти детальные схемы взаимодействия теперь позволят фармакологам конструировать другие молекулы, которые будут выполнять роль инсулина с намного большей точностью; по сути в распоряжении медиков есть чертеж замка, к которому нужно найти ключ.

Раньше подбор ключей осуществлялся если не вслепую, то в темноте и в толстых зимних перчатках — модели инсулинового рецептора были приблизительны, а процесс взаимодействия описывали лишь в общих деталях.