Diabetes mellitus Typ 2: Kann ein neuartiges Bindemolekül den Ausbruch verhindern?

Bei Patienten mit einem Diabetes mellitus Typ 2 kann der Körper Glukose nicht mehr effizient genug verarbeiten, da die Insulin-produzierenden Beta-Zellen in den Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse abgestorben sind. In den Langerhans-Inseln wird außerdem das Peptidhormon Amylin gebildet und ausgeschüttet. Unter noch nicht genau bekannten Bedingungen können sich einzelne Amylin-Moleküle zu Amyloid-Aggregaten verbinden, welche sich in den Langerhans-Inseln ablagern und zum Absterben der Beta-Zellen führen. „Es gibt die Hypothese, dass diese Aggregate die Diabetes-Erkrankung weiter fördern", sagt Dr. Wolfgang Hoyer vom Institut für Physikalische Biologie der Heinrich-Heine-Universität der ERNÄHRUNGS UMSCHAU.

Ziel der aktuellen Forschung war es, das beste Bindeprotein für das Diabetes-relevante Peptid zu entwickeln. Dafür nutzen die Wissenschaftler aus Düsseldorf und von der Abteilung Strukturbiochemie (ICS-6) des Forschungszentrums Jülich Methoden des Protein-Engineering. „In diesem Fall haben wir Proteinbibliotheken gebildet und das Grundgerüst dafür von dem Beta-Amyloid-Protein abgeleitet, dessen Aggregate auch für die Entstehung der Alzheimer-Demenz verantwortlich gemacht werden", erklärt Hoyer. 

Helfen Beta-Wrapine auch bei Demenz und Parkinson?

Das Ergebnis der Forschungsarbeit heißt Beta-Wrapin „HI18". Das Bindeprotein hemmt schon bei sehr geringen Konzentrationen die Amyloid-Aggregation deutlich. Mithilfe der Kernspinresonanz-Spektroskopie konnten die Wissenschaftler die dreidimensionale Struktur des an das Beta-Wrapin gebundenen Amylins in atomarer Auflösung untersuchen.

Amylin liegt in einer Beta-Haarnadel-Struktur vor, wie man sie ebenfalls in den Proteinen Beta-Amyloid und Alpha-Synuclein (Aggregate ursächlich für die Parkinson-Erkrankung) findet. Die Entwicklung könnte somit den Anfang markieren, um künftig möglicherweise nicht nur den Ausbruch von Diabetes mellitus Typ II bei Risikopatienten zu verhindern, sondern auch Alzheimer-Demenz und Parkinson vorzubeugen.

Die Grundlagenforschung des siebenköpfigen Wissenschaftlerteams aus Chemikern, Physikern und Biologen wurde vom Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen finanziert.

Originalpublikation: E. A. Mirecka, S. Feuerstein, L. Gremer, G. F. Schröder, M. Stoldt, D. Willbold & W. Hoyer, β-Hairpin of Islet Amyloid Polypeptide Bound to an Aggregation Inhibitor, Scientific Reports, 6:33474. September 2016; DOI: 10.1038/srep33474

mya

Quelle: Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf