Исследование, проведенное Университетом штата Орегон, объяснило, как важное лекарство от диабета 2 типа производится в природе, открывая дверь для совершенствования производства с помощью биотехнологий.

Полученные результаты особенно важны, поскольку глобальный спрос на препарат акарбоза растет вместе с заболеваемостью диабетом 2 типа — по данным Международной федерации диабета, этим заболеванием страдают почти 500 миллионов взрослых во всем мире.

Разработанный компанией Bayer, препарат представлен на рынке под торговой маркой Precose с 1996 года. Акарбоза поступает из почвенных бактерий, но до сих пор путь биосинтеза, лежащий в основе ее производства — последовательность шагов, предпринимаемых ферментами для катализации химических реакций, ответственных за ее получение, — был неизвестен.

Результаты исследования, проведенного под руководством Тайфо Махмуда из фармацевтического колледжа ОГУ, были опубликованы в Nature Communications.

Часто ассоциируемый с ожирением и низкой физической активностью, диабет 2 типа является серьезным метаболическим заболеванием, которым страдает примерно каждый десятый американец. Ранее известный как диабет у взрослых, это хроническое заболевание, влияющее на то, как организм усваивает глюкозу, сахар, который является ключевым источником энергии.

Для некоторых пациентов это означает, что их организм неправильно реагирует на инсулин — он сопротивляется воздействию инсулина, гормона, вырабатываемого поджелудочной железой, который открывает дверь для проникновения сахара в клетки. На поздних стадиях заболевания, когда поджелудочная железа истощена, пациенты не вырабатывают достаточно инсулина для поддержания нормального уровня глюкозы.

В любом случае сахар накапливается в кровотоке и, если его не лечить, повреждает многие основные органы, иногда приводя к инвалидности или угрозе для жизни.

Акарбоза нормализует уровень глюкозы в крови за счет ингибирования ферментов альфа-глюкозидазы — она помогает предотвратить слишком быстрое повышение уровня сахара в крови после еды, блокируя расщепление крахмалистых продуктов, таких как хлеб, картофель и макароны, и замедляя всасывание некоторых сахаров в кишечнике.

Акарбозу получают из актиноплановых бактерий и нескольких других штаммов почвенных бактерий. Это был первый ингибитор альфа-глюкозидазы, одобренный для применения в Соединенных Штатах и Европе.

"Несмотря на ее значительную терапевтическую важность, то, как акарбоза образуется в природе, до конца не изучено", - сказал Махмуд. "Наше исследование не только проливает свет на то, как этот дорогостоящий фармацевтический препарат производится в природе, но и обеспечивает платформу для дальнейшего совершенствования промышленного производства акарбозы - например, путем модификации ДНК бактерий—производителей или с помощью других биотехнологических подходов. Это означает, что знание полного пути его биосинтеза важно как с научной, так и с промышленной точек зрения".

Что остается неизвестным, добавил Махмуд, так это то, почему почвенные бактерии производят акарбозу — какой цели служит для них это соединение? Некоторые предполагают, что он играет определенную роль в перемещении сахаров между внутри- и внеклеточным пространством бактерий или что он защищает от ферментов, разрушающих углеводы других организмов.

"Какова именно функция продуцирующих организмов в их естественной среде, остается интересной темой для будущих исследований", - сказал он.

ИСТОЧНИК