В регулярных новостных выпусках иногда освещаются последствия недостатка инсулина – ключевого гормона, регулирующего углеводный обмен, – в организме, вызванного такими заболеваниями, как сахарный диабет 2 типа. Но как генетически запрограммированные процессы в нашем организме вырабатывают этот жизненно важный гормон? Недавние научные исследования в области геномной регуляции наконец-то рассеяли туман вокруг этого механизма, открыв новые способы эффективной борьбы с эндокринными расстройствами.
Исследование, проведенное группой ученых из Стэнфордского университета в сотрудничестве с институтом ЦЕРН и опубликованное в рецензируемом научном журнале Cell, посвящено белковой цепи, которая первоначально считалась не связанной с выработкой инсулина. Эта белковая молекула, называемая STK40, ранее считалась фактором роста клеток и не вписывалась в известную картину синтеза инсулина. Именно этот миф был убедительно развеян при генетическом сканировании поджелудочной железы млекопитающих, которое включает в себя более 20 различных лабораторных моделей.
Благодаря высокочувствительной технологии CRISPR-скрининга, исследователи смогли искусственно "отключить" гены бета-клеток поджелудочной железы, ответственные за секрецию инсулина, один за другим. Расширенное скрининговое исследование выявило STK40 как один из молекулярных ключевых регуляторов выработки этого жизненно важного гормона. Детальный анализ показал, что STK40 регулирует экспрессию многих генов, участвующих в превращении предшественников инсулина в активный гормон, контролирует миграцию бета-клеток к островкам Лангерганса, месту выработки инсулина в поджелудочной железе, и модулирует клеточные сигнальные пути, связанные с выработкой и секрецией инсулина.
Но механизмы влияния STK40 на эти процессы не столь однозначны и прямолинейны, как хотелось бы. Оказалось, что STK40, на самом деле, выполняет свою функцию не напрямую с молекулами инсулина, а при посредничестве другого ключевого фактора транскрипции бета-клеток, Tcf1. STK40 позволяет активировать процессы транскрипции Tcf1, контролируя экспрессию генов, встроенных в ДНК бета-клеток и ответственных за синтез инсулина. Этот тандем STK40/Tcf1 действует как своего рода генетический "компьютер", который контролирует сложные пути передачи химических сигналов в бета-клетках и определяет скорость и тонкость регуляции синтеза инсулина.
Углубление наших знаний о таком сложном механизме является не только любопытным и финансово выгодным показателем прогресса в эндокринологии. Открытия в области STK40 и Tcf1 являются отправной точкой для нового поколения терапевтических инноваций. Перспективным направлением является разработка лекарственных препаратов, активирующих функцию STK40 в контексте сахарного диабета 2 типа. В будущем такое медикаментозное вмешательство не только дополнит, но и в корне изменит подход к лечению заболевания, восстановив естественные механизмы баланса инсулина в организме, а не только симптоматически компенсирует его дефицит, как это в настоящее время делается с помощью инсулинотерапии и препаратов, изменяющих чувствительность к инсулину. Открытие ценности STK40 открывает путь к новым горизонтам в лечении диабета и эндокринном здоровье в будущем.