血糖稳态的维持是一个复杂的过程,对机体非常重要,血糖稳态一旦被打破就会导致高血糖和2型糖尿病。葡萄糖激酶(glucokinase,GK)是调节血糖稳态的关键酶,在胰岛β细胞、肝实质细胞、特定下丘脑神经元和肠上皮细胞内,GK将葡萄糖转化为6-磷酸葡萄糖。在肝细胞内,GK调节着葡萄糖摄取及糖原合成,抑制葡萄糖的产生,而GK本身还是内源性抑制剂GK调节蛋白(GK regulatory protein,GKRP)的底物。空腹时,GKRP与细胞核内的GK结合,使其失活,并起到隔离GK的作用,从而使GK不能参与糖异生过程,避免无效的葡萄糖磷酸化循环。能直接激活GK的化合物,即GK激活剂(如RO-28-0450),可降低血糖水平,现在临床上正在评估其用作2型糖尿病治疗药物的可行性。然而,初步报道提示,一些GK激活剂会增加低血糖的风险。
为了降低低血糖风险,美国安进公司试图通过拮抗GKRP,增加GK活性。据他们报道,两个候选小分子GK-GKRP干扰物(AMG-1694和AMG-3969)在数种啮齿类糖尿病动物模型中都可以使血糖水平达到正常化。
体外(离体肝细胞)和体内(肝脏)实验显示,这两种化合物有效逆转了GKRP对GK活性的抑制作用,并能促使GK从细胞核转运到细胞质。全长人GKRP和AMG-1694复合物的共晶结构发现了GKRP上一个此前未知的结合口袋,其位置不同于GKRP与磷酸果糖的结合口袋。6磷酸山梨醇/果糖(sorbitol-6-phosphate,S6P)和AMG-1694均特异性地结合GKRP,而非GK。S6P对GK-GKRP复合物起到的是增强作用,而AMG-1694的作用却是使该复合物变得不稳定。而且,AMG-1694对GK-GKRP的作用强于S6P稳定GK-GKRP的作用,即使S6P已经与GKRP结合,AMG-1694仍能继续与之结合。此外,AMG-1694和AMG-3969只对糖尿病动物有降低血糖的作用,对血糖正常的动物无效。
对2型糖尿病患者而言,这项研究探讨了一种新的细胞机制,既可以降低血糖水平,又能降低低血糖发生的可能性。(作者:白蕊)
参考文献:《Nature》2013;504:437-440