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# Biología # Farmacología y Toxicología

GPR17: Una nueva esperanza para las enfermedades metabólicas

GPR17 muestra potencial como un objetivo para tratar la diabetes y la obesidad.

Hu Zhu, Jason M. Conley, Surendra Karavadhi, Justin E. LaVigne, Val J. Watts, Hongmao Sun, Min Shen, Matthew D. Hall, Hongxia Ren, Samarjit Patnaik

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Las enfermedades metabólicas son un conjunto de problemas de salud causados por cómo el cuerpo utiliza la comida para obtener energía. Algunos ejemplos comunes incluyen la Diabetes, la obesidad y el colesterol alto, que pueden llevar a enfermedades del corazón. Estas condiciones surgen de una interrupción en la manera en que nuestros cuerpos manejan diversas sustancias en nuestra sangre y tejidos.

El Papel de los Receptores acoplados a proteínas G (GPCR)

Los receptores acoplados a proteínas G, o GPCR para abreviar, son un gran grupo de proteínas que juegan un papel vital en cómo las células se comunican y responden a diferentes señales. Ayudan a las células a entender lo que está pasando a su alrededor y reaccionar de manera adecuada. Notablemente, alrededor del 30-40% de todos los medicamentos aprobados por la FDA tienen como objetivo estos receptores, lo que los convierte en un tema candente en el mundo farmacéutico.

GPR17: Una Nueva Estrella en la Escena Metabólica

Entre los muchos GPCR, GPR17 ha llamado la atención de los investigadores, especialmente en lo que respecta a las enfermedades metabólicas. Este receptor reacciona a diversas sustancias como hormonas y nutrientes, lo que lo convierte en un candidato prometedor para nuevos tratamientos. Una de las áreas de investigación más emocionantes es su conexión con la diabetes y la obesidad.

GPR17 y la Diabetes

Estudios recientes han mostrado que GPR17 podría ser particularmente útil para tratar la diabetes tipo 2. El receptor GLP-1, otro jugador importante en este campo, ha sido blanco de varios tratamientos farmacéuticos exitosos. Sin embargo, estos medicamentos pueden ser caros y venir con efectos secundarios, a menudo relacionados con el estómago. Así que los investigadores están ansiosos por explorar GPR17 como un objetivo alternativo.

GPR17 en Acción

GPR17 se expresa en células específicas del cerebro y del intestino que son cruciales para manejar el hambre y el uso de energía. Los investigadores han descubierto que eliminar GPR17 en ciertas células del cerebro puede hacer que los animales sean más sensibles a hormonas que reducen el apetito, como la insulina y la leptina. Esto significa que dirigirse a GPR17 podría resultar en comer menos y usar más energía.

GPR17 y las Células GLP-1

Este receptor también se encuentra en células especializadas del intestino que producen GLP-1, una hormona que ayuda a controlar los niveles de azúcar en sangre. Cuando los investigadores eliminaron genéticamente GPR17 de estas células intestinales, la producción de GLP-1 aumentó y los animales mostraron un mejor control del azúcar en sangre. Esto sugiere que inhibir GPR17 puede ayudar a mejorar la secreción de GLP-1, lo que podría ser beneficioso para las personas con diabetes.

La Búsqueda de Antagonistas de GPR17

Para aprovechar GPR17 en tratamientos para enfermedades metabólicas, los científicos han estado en una búsqueda para encontrar moléculas que puedan inhibir su actividad, conocidos como antagonistas. Sus esfuerzos de investigación han llevado a la identificación de dos compuestos prometedores llamados 978 y 527. Estas moléculas han mostrado alta selectividad por GPR17, lo que significa que funcionan bien en este receptor sin afectar a otros similares.

¿Cómo se Descubrieron Estos Compuestos?

Para descubrir estos compuestos, los investigadores examinaron más de 300,000 pequeñas moléculas. Usaron un método de cribado de alto rendimiento, lo que permitió probar muchas muestras rápidamente. Los dos compuestos fueron validados a través de pruebas rigurosas, demostrando su eficacia en múltiples ensayos.

El Mecanismo de Acción

Ambos compuestos, 978 y 527, funcionan bloqueando la acción de GPR17. Este bloqueo puede ayudar a contrarrestar las señales que llevan a un aumento del apetito y a una reducción del gasto energético. En una serie de pruebas, se demostró que ambos compuestos detenían eficazmente las vías de señalización relacionadas con GPR17, lo que podría ayudar a mitigar los efectos de las enfermedades metabólicas.

Los Efectos Anti-GPR17

Estudios adicionales mostraron que el compuesto 978 contrarrestó significativamente los efectos de un conocido agonista de GPR17, llamado MDL, permitiendo a los investigadores analizar la potencia de sus nuevos compuestos. Los compuestos fueron probados en varios tipos de células humanas, específicamente las células GLUTag, que son cruciales para estudiar la secreción de GLP-1.

GPR17 y la Secreción de GLP-1

En estudios de laboratorio con células GLUTag, los investigadores encontraron que activar GPR17 con MDL llevó a una reducción de la secreción de GLP-1. Sin embargo, cuando se introdujeron los compuestos antagonistas 978 y 527, revertieron la reducción, llevando a un aumento en la secreción de GLP-1. Esto es un gran avance, ya que el GLP-1 juega un papel clave en el manejo de los niveles de azúcar en sangre en personas con diabetes.

El Futuro de la Investigación sobre GPR17

Los hallazgos sobre GPR17 y sus antagonistas abren una vía prometedora para desarrollar nuevos tratamientos para enfermedades metabólicas. Con más estudios, los investigadores esperan explorar más a fondo los efectos de estos compuestos, determinar su seguridad a largo plazo y potencialmente llevarlos al mercado como nuevos medicamentos.

GPR17 vs. Otros Receptores

Curiosamente, aunque GPR17 parece compartir algunas similitudes con otros receptores, como los de la familia de los leucotrienos cisteínicos, se destaca. Los antagonistas recién identificados demostraron alta selectividad por GPR17, lo que es alentador para sus aplicaciones terapéuticas potenciales.

Divirtiéndonos con la Química: Cómo Funcionan los Compuestos

Piensa en los antagonistas de GPR17 como un portero en una discoteca. El portero asegura que los invitados no deseados (en este caso, las señales que dicen al cuerpo que coma más o queme menos) no entren a la fiesta (el metabolismo del cuerpo). Cuanto más efectivo sea el portero (el antagonista), mejor se puede gestionar la fiesta (nuestro metabolismo).

Mirando Hacia Adelante: GPR17 y la Medicina Personalizada

A medida que la investigación avanza, los científicos esperan que dirigirse a GPR17 podría llevar a enfoques de medicina personalizada para tratar enfermedades metabólicas. Esto significa que los tratamientos podrían ser adaptados según el perfil genético único de un individuo, lo que conduciría a resultados más efectivos y menos efectos secundarios.

Conclusión

En resumen, GPR17 es un objetivo prometedor para nuevos tratamientos dirigidos a enfermedades metabólicas como la diabetes y la obesidad. El descubrimiento de los antagonistas 978 y 527 marca un paso crucial en aprovechar el potencial de GPR17. A medida que continuamos aprendiendo más sobre este receptor y cómo funciona, el futuro se ve brillante para el desarrollo de terapias más efectivas en la lucha contra los trastornos metabólicos.

Fuente original

Título: Discovery of Novel and Selective GPR17 Antagonists as Pharmacological Tools for Developing New Therapeutic Strategies in Diabetes and Obesity

Resumen: G protein coupled receptors (GPCRs) are promising targets for diabetes and obesity therapy due to their roles in metabolism and excellent potential for pharmacological manipulation. We previously reported that Gpr17 ablation in the brain-gut axis leads to improved metabolic homeostasis, suggesting GPR17 antagonism could be developed for diabetes and obesity treatment. Here, we performed high throughput screening (HTS) and identified two new GPR17 antagonists (compound 978 and 527). Both compounds antagonized downstream Gi/o, Gq and {beta}-arrestin signaling with high selectivity for GPR17, but not the closely related purinergic and cysteinyl leukotriene receptors. The molecular mechanisms of antagonism were revealed through Schild analysis, structure-activity relationship (SAR) studies and homology modelling. Compound 978 and its analog (793) attenuated GPR17 signaling and promoted glucagon-like peptide-1 (GLP-1) secretion in enteroendocrine cells. In summary, we identified selective GPR17 antagonists through HTS, which represent promising pharmacological tools for developing new therapeutic strategies in diabetes and obesity. SignificanceOur work highlights the therapeutic potential of GPR17 antagonism in the treatment of diabetes and obesity by leveraging its role in metabolic regulation. In previous studies, we have shown that Gpr17 ablation improves metabolic homeostasis, and here we expanded our research by identifying two novel small molecule antagonists of GPR17 through high-throughput screening. The compounds inhibited multiple downstream signaling pathways of GPR17 with high selectivity over other closely related receptors. Of particular significance, compound 978 and its analogs not only attenuated GPR17 signaling but also increased glucagon-like peptide-1 (GLP-1) secretion, a critical hormone for glucose homeostasis and appetite regulation. These findings shed new light into the molecular mechanisms of GPR17 antagonism and introduce valuable pharmacological tools for further exploration of therapeutic strategies in diabetes and obesity.

Autores: Hu Zhu, Jason M. Conley, Surendra Karavadhi, Justin E. LaVigne, Val J. Watts, Hongmao Sun, Min Shen, Matthew D. Hall, Hongxia Ren, Samarjit Patnaik

Última actualización: 2024-12-07 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626849

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626849.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/

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