Metalen zoals zink, koper en chroom binden aan en beïnvloeden een peptide dat betrokken is bij insulineproductie, volgens nieuw werk van scheikundigen aan de Universiteit van Californië, Davy. Het onderzoek maakt deel uit van een nieuw gebied van "metalloendocrinologie" dat de rol van metalen in biologische processen in het lichaam gedetailleerd bekijkt.

"We stellen vragen waarvan mensen niet wisten dat we de antwoorden niet hebben, zei Marie Heffern, assistent-professor scheikunde aan UC Davis en senior auteur op het papier, te publiceren in het tijdschrift ChemBioChem .

Metalen spelen een rol in veel biochemische processen. Hemoglobine bevat ijzer en vervoert zuurstof in het bloed; zink en koper zijn betrokken bij een derde tot de helft van alle lichaamsfuncties. Maar hoewel wetenschappers de totale hoeveelheid van een element in een bepaald onderdeel van het lichaam kennen, zoals bloed, ze weten over het algemeen niet de exacte locatie van deze metalen, de staat waarin ze zich bevinden of hun biologische rol in het lichaam.

"Een metaal is een ingrediënt - wat je ermee doet, maakt het verschil, " Heffern zei. Haar laboratorium aan UC Davis gebruikt nieuwe technieken om te begrijpen hoe metalen binnen en buiten cellen worden verdeeld, hoe ze zich binden aan eiwitten en andere moleculen en de subtiele invloeden die ze op die moleculen hebben.

De nieuwe studie keek naar C-peptide, of verbindende peptide, een korte keten van aminozuren. C-peptide wordt onderzocht op potentieel bij de behandeling van nieraandoeningen en zenuwbeschadiging bij diabetes, dus een beter begrip van hoe het zich in verschillende omstandigheden gedraagt, kan nuttig zijn bij de ontwikkeling van geneesmiddelen.

Vorm en opname door cellen beïnvloeden

Als de alvleesklier insuline aanmaakt, C-peptide verbindt in een voorbereidende stap twee insulineketens. C-peptide wordt dan uitgesneden, opgeslagen samen met insuline en tegelijkertijd afgegeven. C-peptide werd vroeger beschouwd als een bijproduct van de insulineproductie, maar nu weten wetenschappers dat het op zichzelf als een hormoon werkt.

De onderzoekers maten hoe gemakkelijk zink, koper en chroom gebonden aan C-peptide in reageerbuizen, en hoe de metalen het vermogen van cellen om C-peptide op te nemen beïnvloedden.

De metalen hadden subtiele effecten op de structuur van C-peptide, met name op zijn vermogen om in sommige omstandigheden in een helix te krullen. Koper en chroom zorgden ervoor dat cellen het hormoon niet konden opnemen, maar andere metalen zoals zink, kobalt en mangaan hadden zo'n effect niet.

De resultaten tonen aan dat metalen mogelijk de activiteit van hormonen zoals C-peptide kunnen "afstemmen" door hun structuur te veranderen of de opname in cellen te beïnvloeden, zei Heffern. Andere auteurs van het artikel zijn postdoctoraal onderzoeker Michael Stevenson, onderzoeksspecialist Kylie Uyeda, afgestudeerde student Jessica San Juan en Ian Farran, bachelor met als hoofdvak biochemie en moleculaire biologie.