Гормон морских конусов не только взаимодействует с человеческими клетками, но и действует в три раза быстрее, чем инсулин человека.

Диабетики постоянно нуждаются в инсулине, чтобы поддерживать нормальный уровень глюкозы в крови: без инъекций инсулина количество сахара в крови повышается, а это может привести к довольно серьёзным последствиям, вплоть до гипергликемической комы. Бывает, что концентрацию глюкозы нужно сбросить побыстрее, однако тот инсулин, который используется в медицинских препаратах, действует самое меньшее через 15–30 минут. Проблема здесь в строении инсулиновой молекулы: гормон состоит из полипептидной цепочки А и полипептидной цепочки В, соединёнными друг с другом так называемыми дисульфидными мостиками – прочными химическими связями между атомами серы в цепочках А и В. Цепь В обеспечивает молекулам инсулина взаимную липучесть: они соединяются вместе по шесть штук и в таком виде хранятся в клетках поджелудочной железы. Искусственный инсулин выглядит так же, и потому так же слипается В-цепями. Чтобы гормон активировался, его молекулы должны «отлипнуть» друг от друга, на что порой уходит целый час (вышеупомянутые 15-30 минут – это у самых «быстрых» современных препаратов). В идеале от В-цепочки хорошо бы было вообще избавиться, но в таком случае гормон утрачивает активность из-за того, что плохо взаимодействует с рецепторами на клетках.

Конус Conus geographus, заливающий рыбу инсулином. (Фото Baldomero Olivera / University of Utah.)

Сравнение структур инсулина конусов (красно-белая нить) и человеческого (сине-белая и зелёная нити); у человеческого гормона есть В-цепь (зелёная), которой нет у гормона конусов. (Иллюстрация Mike Lawrence / University of Melbourne.)

Но инсулин нужен не только людям. Исследователи из Университета Юты и их коллеги из нескольких австралийских научных центров обратили внимание на то, что гормон хищных конусов – морских улиток, обитающих в тропических морях – как раз лишён злосчастной В-цепи. Про конусов и их инсулин мы уже как-то писали – гормон они используют как оружие, в буквальном смысле поливая оказавшуюся рядом с ними жертву инсулином и тем самым резко понижая у неё уровень глюкозы; у добычи случается гипогликемический шок, так что на вообще не может двинуться с места. Моллюски, использующие инсулиновое оружие, питаются рыбами, за которыми, понятно, никак не могут угнаться, так что им пришлось научиться обездвиживать свой обед.

В ходе эволюции инсулин конусов изменился, чтобы действовать как можно быстрее – ведь если эффект от него будет возникать с задержкой, то рыба просто успеет куда-нибудь уплыть, где её съест кто-то другой. Структура инсулина, вообще говоря, в целом повторяется у разных животных, но как раз конусы, как мы сказали выше, сумели избавиться от В-цепи. В результате у исследователей возникла мысль проверить гормон хищных улиток на человеческих рецепторах. В статье в Nature Structural & Molecular Biology говорится, что инсулин конусов достаточно хорошо взаимодействует с человеческими рецепторами и активирует сигнальный путь, необходимый для усвоения глюкозы клеткой. По оценкам авторов работы, в организме его действие началось бы примерно через 5 минут – то есть в три раза быстрее, чем в случае самого быстрого медицинского препарата. Кристаллическая структура моллюскового гормона схожа со структурой нашего инсулина, так что в целом понятно, почему гормон конусов нашёл общий язык с, казалось бы, абсолютно чуждыми ему рецепторами.

Вряд ли больным диабетом будут прописывать натуральный инсулин от хищных улиток, тем более что по силе он всё-таки уступает человеческому. Однако, изучив особенности гормона конусов, мы сможем таким образом модифицировать молекулу человеческого инсулина (который и используется в медицине), что он приобретёт в скорости, не потеряв в силе действия.