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31.08.2020

Wissenschaftler des IPI veröffentlichen Review-Artikel über die Herstellung von Insulin bei der Diabetes mellitus

Links: Schema der Insulinproduktion und -sekretion, von der mRNA bis zum reifen Hormon. Umweltveränderungen wie Stoffwechselstress oder Entzündungen, aber auch genetische Veränderungen können diesen hochregulierten Prozess behindern. Rechts: Dr. Jovana Vasiljević

Die Entdeckung des Insulins im Jahre 1921 ist eine der größten wissenschaftlichen Errungenschaften des 20. Jahrhunderts. Seitdem hat die Verfügbarkeit von Insulin den Schwerpunkt der Diabetesbehandlung von dem Versuch, Patienten am Leben zu erhalten, auf die Wahrung und Verbesserung des Lebens von Millionen von Menschen verlagert. Während dieser ganzen Zeit hat sowohl die Grundlagen- als auch die klinische Forschung unser Verständnis der Insulinsynthese und -wirkung sowohl bei gesunden als auch bei pathologischen Zuständen erheblich verbessert. Nun haben Wissenschaftler des Paul-Langerhans-Instituts Dresden in einer Sonderausgabe des Fachjournals "Diabetologia" einen neuen Übersichtsartikel über die Herstellung von Insulin veröffentlicht. Er beleuchtet die neuesten Erkenntnisse zur Insulinsynthese und unterstreicht deren Bedeutung bei der Diabeteserkrankung. 

Diabetes mellitus betrifft Millionen von Menschen weltweit und stellt ein wachsendes Problem sowie eine zunehmende Belastung für die Lebensdauer und -qualität der Patienten dar. Aber auch die die zunehmende Herausforderung für die Gesundheitssysteme ist enorm. Die Störung eines hochentwickelten molekularen Prozesses, wie der Insulinproduktion, ist der Schlüssel zur Entstehung von Diabetes. Daher ist es von großer Bedeutung zu verstehen, wie verschiedene Umweltfaktoren wie metabolischer Stress oder Entzündungen die Insulinproduktion behindern und zu verschiedenen Formen von Diabetes führen können, je nachdem, welche Stufe der Insulinversorgungskette beeinträchtigt wurde.

"In den letzten Jahren ist die Aufklärung jedes dieser Schritte unaufhaltsam vorangeschritten: von der Erzeugung der Boten-RNA (mRNA), die die Anweisungen für die Biosynthese des Insulinproteins enthält, bis hin zur fortschreitenden intrazellulären Reifung des Insulinproteins, aus der das aktive Insulinhormon entsteht", erklärt Dr. Jovana Vasiljević, Postdoc im Solimena Labor des Paul-Langerhans-Instituts Dresden und Erstautorin des Reviews. "Dennoch bleiben mehrere Aspekte dieser ausgefeilten Prozesskette weiterhin unklar. Zum Beispiel wissen wir immer noch nicht, wie die neu synthetisierte Insulin-mRNA vom Zellkern der Betazellen in deren Zytosol transportiert wird, wo ihre kodierten Anweisungen dann für den Zusammenbau des Insulinproteins translatiert werden. Auch ist unklar, wie dieser Transport reguliert wird, wo die Betazellen die inaktive Insulin-mRNA speichern und wie diese inaktive Form dann entweder aktiviert und für die Insulinproduktion rekrutiert oder abgebaut wird.“

"In unserem Review haben wir versucht, einen Überblick über die Schlüsselprozesse der Insulinbiosynthese zu geben, einschließlich ihrer post-transkriptionellen Regulation, ihrer Translation, der Prohormonumwandlung, Verpackung und Reifung. Darüber hinaus diskutieren wir die derzeit bekannten Störungen dieser Prozesse während des Verlaufs der Diabeteserkrankung und zeigen zell- bzw. molekularbiologische Aspekte auf, die noch unklar sind. Obwohl wir in unserem Verständnis darüber, wie Zellen Insulin herstellen, kontinuierlich in kleinen Schritten vorankommen, bleibt hinsichtlich dessen Produktion und Freisetzung noch vieles im Unklaren. Dennoch sind wir zuversichtlich, dass unser Einfallsreichtum und der Zugang zu immer neueren leistungsfähigen Methoden es in Zukunft ermöglichen werden, diese Wissenslücke zu schließen", sagt Dr. Vasiljević.

Original Publikation:
Vasiljević J, Torkko JM, Knoch KP, Solimena M. The making of insulin in health and disease. Diabetologia. 2020 Oct;63(10):1981-1989. doi: 10.1007/s00125-020-05192-7. Epub 2020 Sep 7. 

https://link.springer.com/article/10.1007/s00125-020-05192-7