Tarmbakterieenzym vid typ 2-diabetes kartlagd

Tidigare forskning har visat att personer med diabetes typ-2 har en sammansättning av tarmens mikrobiota som skiljer sig från friska individer. I en studie ledd från Lunds universitet som nu publiceras i Nature Communication, har forskare kartlagt en typ av bakterieenzym som finns i tarmens mikrobiota och som påverkar sockertoleransen.

Mag-tarmkanalens bakterier påverkar biologiska mekanismer som har betydelse för vår hälsa – och sjukdom. Tidigare forskning har visat att personer med typ 2-diabetes har en förändrad tarmbakterieprofil. De har ökade koncentrationer av en bakterieproducerad molekyl, imidasolpropionat, som produceras av en viss typ av tarmbakterier.

I musstudier har forskare också sett att detta ämne påverkar insulinets viktiga funktion att sänka blodsockernivåerna.

– Vi har tidigare visat att individer med förstadium till diabetes eller utvecklad typ 2-diabetes har en förändrad tarmmikrobiota som i vissa fall har en ökad kapacitet att producera imidasolpropionat. Molekylen binder till proteiner i olika celltyper och leder till minskad insulinkänslighet och kan därmed bidra till sjukdomsutvecklingen, säger Fredrik Bäckhed, professor i molekylärmedicin vid Sahlgrenska akademin.

Studerat enzymet med röntgenkristallografi

Det aktuella bakterieenzymet, vars funktion är att göra om urokanat till imidasolpropionat, är relativt obeforskat, men i ett samarbetsprojekt har forskare nu kartlagt viktiga delar av dess struktur och funktion.

– Med hjälp av röntgenkristallografi har vi studerat enzymet i olika tillstånd för att förstå mer om hur det fungerar. Vi visar bland annat hur urokanat och imidasolpropionat binder till bakterieenzymet, säger Raminta Venskutonytė, forskare inom medicinsk strukturbiologi som medverkat i studien.

Syftet med studien är att ta fram information om proteinstrukturen för att mekanistiskt förstå hur imidasolpropionat bildas. Kunskap som eventuellt på sikt kan bidra till nya läkemedel för patienter med typ-2 diabetes, med målet att förhindra att produktionen av molekylen från tarmbakterierna.

– Till skillnad från enzymer som finns i våra egna celler och som kan påverka flera olika processer, så har vi sannolikt inte någon fördel av att ha bakterieenzymet och dess metabolit imidasolproprionat i kroppen. Det är en fördel när man tar fram nya läkemedel eftersom det gör att risken för biverkningar minskar, säger Karin Lindkvist, professor i medicinsk strukturbiologi vid Lunds universitet, som lett studien.

För mer information om studien kontakta:

Karin Lindkvist, professor i medicinsk strukturbiologi vid Lunds universitet, 0734-222786, karin.lindkvist@med.lu.se
Raminta Venskutonytė, forskare inom medicinsk strukturbiologi vid Lunds universitet, 0702-579985, raminta.venskutonyte@med.lu.se

Publikation:
“Structural characterization of the microbial enzyme urocanate reductase mediating imidazole propionate production”
Nature Communications 1 mars 2021, https://doi.org/10.1038/s41467-021-21548-y

Kortfakta om studien:

Grundforskning, peer review-granskad publikation, kantitativ studie, in vitro.
Studien finansierad av Vetenskapsrådet och EU.

Fakta enzymet urokanatreduktas: Tidigare forskning från Göteborgs universitet har visat att nivåerna av imidasolproprionat, som produceras av det bakteriella enzymet urokonatreduktas från aminosyran histidin, är förhöjt i blodet och i avföringen hos patienter med typ 2-diabetes. I den samarbetsstudie som nu publiceras i Nature Communication och som letts från Lunds universitet, har forskarna nu lyckats kartlägga strukturen av viktiga delar på detta enzym.

-----------------
Presskontakt Medicinska fakulteten vid Lunds universitet: Katrin Ståhl, 046-222 01 31, 0725-27 97 97, katrin.stahl@med.lu.se