Metaller som zink, koppar och krom binder till och påverkar en peptid som är involverad i insulinproduktion, enligt nytt arbete från kemister vid University of California, Davis. Forskningen är en del av ett nytt fält av "metalloendokrinologi" som tar en detaljerad titt på metallers roll i biologiska processer i kroppen.

"Vi ställer frågor som folk inte insåg att vi inte har svaren på, sa Marie Heffern, biträdande professor i kemi vid UC Davis och senior författare på tidningen, publiceras i tidskriften ChemBioChem .

Metaller spelar en roll i många biokemiska processer. Hemoglobin innehåller järn och transporterar syre i blodet; zink och koppar är involverade i en tredjedel till hälften av alla kroppsfunktioner. Men medan forskare vet den totala mängden av ett element i en given komponent i kroppen, som blod, de vet i allmänhet inte den exakta platsen för dessa metaller, tillståndet de befinner sig i eller deras biologiska roll i kroppen.

"En metall är en ingrediens - det du gör med det är det som gör skillnaden, " sa Heffern. Hennes laboratorium vid UC Davis använder nya tekniker för att förstå hur metaller fördelas inuti och utanför celler, hur de binder till proteiner och andra molekyler och den subtila påverkan de har på dessa molekyler.

Den nya studien tittade på C-peptid, eller anslutande peptid, en kort kedja av aminosyror. C-peptid undersöks för potential vid behandling av njursjukdom och nervskada vid diabetes, så en bättre förståelse för hur det beter sig under olika förhållanden kan vara användbart vid läkemedelsutveckling.

Påverka form och upptag av celler

När bukspottkörteln gör insulin, C-peptid förbinder två insulinkedjor i ett preliminärt steg. C-peptid skärs sedan ut, lagras tillsammans med insulin och frisätts samtidigt. C-peptid brukade betraktas som en biprodukt av insulinproduktion men nu vet forskare att det fungerar som ett hormon i sig.

Forskarna mätte hur lätt zink, koppar och krom bundet till C-peptid i provrör, och hur metallerna påverkade cellernas förmåga att ta upp C-peptid.

Metallerna hade subtila effekter på strukturen av C-peptid, särskilt på dess förmåga att krypa ihop till en helix under vissa förhållanden. Koppar och krom hindrade celler från att ta upp hormonet, men andra metaller som zink, kobolt och mangan hade inte en sådan effekt.

Resultaten visar att metaller potentiellt kan "justera" aktiviteten hos hormoner som C-peptid genom att ändra deras struktur eller påverka upptag i celler, sa Heffern. Ytterligare författare på uppsatsen är postdoktorn Michael Stevenson, forskningsspecialist Kylie Uyeda, doktorand Jessica San Juan och Ian Farran, kandidatexamen i biokemi och molekylärbiologi.