Інсулін
Информация - Биология
Другие материалы по предмету Биология
ислового отримання інсуліну, була проведена дуже велика робота. Важливу роль в цьому зіграло знайомство Бантінга з Елі Ліллі, майбутнім засновником найбільшої фармакологічної компанії.
За це революційне відкриття Маклауд і Бантінг в 1923 році були удостоєні Нобелевскої премії з фізіології і медицини. Бантінг спершу був сильно обурений, що його помічник Бест не був представлений до нагороди разом з ним, і спочатку навіть демонстративно відмовився від грошей, але потім все ж таки погодився прийняти премію, і свою частину урочисто розділив з Бестом. Також поступив і Маклауд, поділивши свою премію з Колліпом. А патент на інсулін був проданий Торонтскому університету за один долар, і незабаром почалося виробництво інсуліну в промислових масштабах.
Заслуга за визначення точної послідовності амінокислот, створюючих молекулу інсуліну (так звана первинна структура) належить британському молекулярному біологові Фредеріку Сенгеру. Інсулін став першим білком, для якого була повністю визначена первинна структура. За виконану роботу в 1958 році він був удостоєний Нобелівської премії з хімії. А через майже 40 років Дороті Кроуфут Ходжкин за допомогою методу рентгенівської дифракції визначила просторову будову (третинну структуру) молекули інсуліну. Її роботи також відмічені Нобелівською премією.
Будова молекули інсуліну
Відносна молекулярна маса мономера інсуліну складає близько 6000.
Молекула інсуліну утворена двома поліпептіднимі ланцюжками, що містять 51 амінокислотний залишок: ланцюг з N-кінцевим гліцином називається A-ланцюжок, складається з 21 амінокислотного залишку, B-ланцюжок утворений 30 амінокислотними залишками. Поліпептідні ланцюжки зєднуються двома дисульфідними містками через залишки цистєїну, третій дисульфідний звязок розташований в A-ланцюжку.
Цілісність дисульфідного звязку грає велику роль у збереженні біологічної активності молекули інсуліну.
Первинна структура інсуліну у різних біологічних видів трохи відрізняється, як відрізняється і його важливість в регуляції обміну вуглеводів. Найбільш близьким до людського є інсулін свині, який розрізняється всього одним амінокислотним залишком: у 30 положенні B-ланцюжка свинячого інсуліну розташований аланін, а в інсуліні людини треонін; бичачий інсулін відрізняється трьома амінокислотними залишками; а у риб у порівнянні з тваринним В-ланцюг більше і має 32 амінокислотних залишки.
Близько 25 амінокислот ідентичні у всіх хребетних. У звязку з цим імунологічні відмінності інсулінів людини і тварин невеликі, що дає можливість застосовувати в клініці інсуліни тваринного походження (бичий, свинячий).
Проте при тривалому застосуванні препаратів чужерідного походження інсуліну може все ж проявлятись антигенність гормону, в результаті чого у хворих розвивається високий титр антиінсулінових антитіл і ефективність інсуліну різко падає. У таких випадках необхідно застосовувати інсулін іншого походження.
Молекула інсуліну людини
Біосинтез інсуліну, регуляція секреції інсуліну
Інсулін синтезується у базофільних інсулоцитах ( ?-клітинах)острівців Лангерганса підшлункової залози із свого попередника проінсуліну.
Синтез інсуліну відбувається в ?-клітках і починається з утворення на рибосомах одноланцюжкового пептиду, що складається з 104110 амінокислотних залишків, препроінсуліну. Ця молекула включає А-ланцюг, В-ланцюг і розташований між ними вставний С-пептид. Препроінсулін потрапляє в шорсткий ендоплазматичний ретікулум, по якому пересувається до секреторних гранул. У цистернах шорсткого ендоплазматичного ретікулума відбувається відщеплювання частини молекули і залишається преінсулін, що складається з 8186 амінокислотних залишків. У комплексі Гольджі відбувається упаковка гормону в секреторні гранули, в яких проінсулін піддається подальшому протеолітичному розщепленню. В результаті відщеплюються С-псптид і два діпептида, сполучаючі С-пептид з фрагментами А і В, а ланцюги А і В зєднуються дисульфідними містками, утворюючи молекулу двохланцюгового інсуліну. У секреторних гранулах виявляються проінсулін, частково розщеплений проінсулін, інсулін і С-пептид. Всі вони виводяться з ?-клітин в кров.
Схема розщеплення проінсуліну.
Кожен кружок показує амінокислотний залишок.
Чорні кружки С-ланцюг, сірі А-ланцюг, білі В-ланцюг, перехрещені дипептиди, вищепленні в процесі утворення активного гормона.
Поліпептидна основа молекули інсуліну (первинна структура) згорнута спіралеобразно (вторинна структура), а спіралі, у свою чергу, згущуються в складні утворення, що визначають просторову конфігурацію молекули інсуліну або її третинну структуру.
Просторова конфігурація молекули бичого інсуліну
Інсулін і проінсулін легко полімеризуються, утворюючи димери, тримери, гексамери. Полімеризація відбувається шляхом комплексирування з цинком. При цьому утворюються малорозчинні комплекси, і гормон депонується в секреторних гранулах. Гормон, що депонує, резерв, який може бути швидко реалізований під впливом відповідного стимулу.
Секреторні гранули (тример Zn-інсулін)
Секреторні гранули забезпечують і внутриклітинний транспорт гормону. Гранули пересуваються за системою мікротрубочок і мікрофіламентів у напрямку до плазматичної мембрани (Леци і соавт., 1973). Мембрана гранули і плазматична мембрана зє?/p>