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GPR17: Una Nuova Speranza per le Malattie Metaboliche

GPR17 sembra promettente come obiettivo per trattare il diabete e l'obesità.

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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Le malattie metaboliche sono una serie di problemi di salute causati da problemi su come il corpo utilizza il cibo per avere energia. Alcuni esempi comuni includono il Diabete, l’obesità e il colesterolo alto, che possono portare a malattie cardiache. Queste condizioni nascono da un'interruzione nel modo in cui i nostri corpi gestiscono varie sostanze nel sangue e nei tessuti.

Il Ruolo dei Recettori accoppiati a proteine G (GPCR)

I recettori accoppiati a proteine G, o GPCR per abbreviare, sono un grande gruppo di proteine che svolgono un ruolo fondamentale nel modo in cui le cellule comunicano e rispondono a diversi segnali. Aiutano le cellule a capire cosa sta succedendo intorno a loro e a reagire di conseguenza. Tra l’altro, circa il 30-40% di tutti i farmaci approvati dalla FDA colpiscono questi recettori, rendendoli un argomento caldo nel mondo farmaceutico.

GPR17: Una Nuova Stella nella Scena Metabolica

Tra i tanti GPCR, GPR17 ha attirato l'attenzione dei ricercatori, specialmente riguardo alle malattie metaboliche. Questo recettore reagisce a varie sostanze come ormoni e nutrienti, rendendolo un candidato promettente per nuovi trattamenti. Una delle aree di ricerca più entusiasmanti è la sua connessione con il diabete e l'obesità.

GPR17 e Diabete

Studi recenti hanno dimostrato che GPR17 potrebbe essere particolarmente utile nel trattare il diabete di tipo 2. Il recettore GLP-1, un altro attore importante in questo campo, è stato colpito con successo da diversi trattamenti farmacologici. Tuttavia, questi farmaci possono essere costosi e comportare effetti collaterali, spesso legati allo stomaco. Perciò, i ricercatori sono ansiosi di esplorare GPR17 come un obiettivo alternativo.

GPR17 in Azione

GPR17 è espresso in cellule specifiche nel cervello e nell'intestino, cruciali per gestire la fame e l'uso dell'energia. I ricercatori hanno scoperto che eliminando GPR17 in alcune cellule cerebrali, gli animali diventano più sensibili agli ormoni che riducono l'appetito, come l'insulina e la leptina. Questo significa che mirare a GPR17 potrebbe portare a mangiare meno e utilizzare più energia.

GPR17 e Le Cellule GLP-1

Questo recettore si trova anche in cellule specializzate nell'intestino che producono GLP-1, un ormone che aiuta a controllare i livelli di zucchero nel sangue. Quando i ricercatori hanno rimosso geneticamente GPR17 da queste cellule intestinali, la produzione di GLP-1 è aumentata, e gli animali hanno mostrato un miglior controllo della glicemia. Questo suggerisce che inibire GPR17 può aiutare a migliorare la secrezione di GLP-1, il che potrebbe essere utile per le persone con diabete.

La Ricerca di Antagonisti GPR17

Per sfruttare GPR17 nei trattamenti delle malattie metaboliche, gli scienziati sono in cerca di molecole che possano inibire la sua attività, conosciute come antagonisti. I loro sforzi di ricerca hanno portato all'identificazione di due composti promettenti chiamati 978 e 527. Queste molecole hanno mostrato alta selettività per GPR17, il che significa che funzionano bene su questo recettore senza influenzare quelli simili.

Come Sono Stati Scoperti Questi Composti?

Per scoprire questi composti, i ricercatori hanno setacciato oltre 300.000 piccole molecole. Hanno utilizzato un metodo di screening ad alto rendimento, che ha permesso di testare molti campioni rapidamente. I due composti sono stati convalidati attraverso test rigorosi, dimostrando la loro efficacia in diversi saggi, ovvero configurazioni sperimentali.

Il Meccanismo d'Azione

Entrambi i composti 978 e 527 funzionano bloccando l'azione di GPR17. Questo blocco può aiutare a contrastare i segnali che portano a un aumento dell'appetito e a una riduzione della spesa energetica. In una serie di test, è stato dimostrato che entrambi i composti fermano efficacemente le vie di segnalazione correlate a GPR17, il che potrebbe aiutare a mitigare gli effetti delle malattie metaboliche.

Gli Effetti Anti-GPR17

Ulteriori studi hanno mostrato che il composto 978 ha contrarrestato significativamente gli effetti di un noto agonista di GPR17, conosciuto come MDL, permettendo ai ricercatori di analizzare la potenza dei loro nuovi composti scoperti. I composti sono stati testati in vari tipi di cellule umane, in particolare nelle cellule GLUTag, che sono cruciali per studiare la secrezione di GLP-1.

GPR17 e Secrezione di GLP-1

Nei studi di laboratorio con cellule GLUTag, i ricercatori hanno scoperto che attivare GPR17 con MDL portava a una riduzione della secrezione di GLP-1. Tuttavia, quando sono stati introdotti i composti antagonisti 978 e 527, hanno invertito la riduzione, portando a un aumento della secrezione di GLP-1. Questo è un grande affare, poiché il GLP-1 gioca un ruolo chiave nella gestione dei livelli di zucchero nel sangue nelle persone con diabete.

Il Futuro della Ricerca su GPR17

I risultati su GPR17 e i suoi antagonisti aprono una strada promettente per sviluppare nuovi trattamenti per le malattie metaboliche. Con ulteriori studi, i ricercatori sperano di esplorare meglio gli effetti di questi composti, determinare la loro sicurezza a lungo termine e potenzialmente portarli sul mercato come nuovi farmaci.

GPR17 vs. Altri Recettori

È interessante notare che, mentre GPR17 sembra condividere alcune somiglianze con altri recettori, come quelli nella famiglia dei leucotrieni cisteinici, si distingue. Gli antagonisti recentemente identificati hanno dimostrato alta selettività per GPR17, il che è incoraggiante per le loro potenziali applicazioni terapeutiche.

Divertimento con la Chimica: Come Funzionano i Composti

Pensate agli antagonisti di GPR17 come a un buttafuori in una discoteca. Il buttafuori assicura che gli ospiti indesiderati (in questo caso, i segnali che dicono al corpo di mangiare di più o bruciare di meno) non entrino alla festa (metabolismo del corpo). Più efficace è il buttafuori (l'antagonista), meglio la festa (il nostro metabolismo) può essere gestita!

Guardando Avanti: GPR17 e Medicina Personalizzata

Mentre la ricerca continua, gli scienziati sperano che mirare a GPR17 possa portare a approcci di medicina personalizzata per trattare le malattie metaboliche. Questo significa che i trattamenti potrebbero essere adattati in base al profilo genetico unico di un individuo, portando a risultati più efficaci e a meno effetti collaterali.

Conclusione

In sintesi, GPR17 è un obiettivo promettente per nuovi trattamenti mirati a malattie metaboliche come il diabete e l'obesità. La scoperta degli antagonisti 978 e 527 segna un passo cruciale per sfruttare il potenziale di GPR17. Man mano che continuiamo a imparare di più su questo recettore e su come funziona, il futuro sembra luminoso per lo sviluppo di terapie più efficaci nella lotta contro i disturbi metabolici.

Fonte originale

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

Estratto: 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.

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

Ultimo aggiornamento: 2024-12-07 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.04.626849

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

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

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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