Препроинсулин

Рис. 22.5.4. Включение гена препроинсулина в бактериальную плазмиду из мРНК через кольцевую ДНК, связывание, рестрикционное расщепление, отжиг

Инсулин — гормон поджелудочной железы, регулирующий углеводный обмен и поддерживающий нормальный уровень сахара в крови. Недостаток этого гормона в организме приводит к одному из тяжелейших заболеваний — сахарному диабету, который как причина смерти стоит на третьем месте после сердечно-сосудистьк заболеваний и рака. Инсулин — небольшой глобулярный белок, содержащий 51 аминокислотный остаток и состоящий из двух полипептидных цепей, связанных между собой двумя дисульфидными мостиками. Синтезируется он в виде одноцепочечного предшественника — препроинсулина, содержащего концевой сигнальный пептид (23 аминокислотных остатка) и 35-звенный соединительный пептид (С-пептид). При удалении сигнального пептида в клетке образуется проинсулин из 86 аминокислотных остатков, в котором А и В-цепи инсулина соединены С-пеп-тидом, обеспечивающим им необходимую ориентацию при замыкании дисульфидных связей. После протеолитического отщепления С-пептида образуется инсулин. [c.132]

В последние годы было проведено направленное выделение и установление структуры рада препробелков препроинсулина [197], препропаратирео-идного гормона [198], препролактина [199] и др. Таким образом, сигнальная гипотеза существенно способствовала пониманию тонких механизмов биосинтеза белка. [c.397]

Более того, имеются основания утверждать, что, по крайней мере, самые фундаментальные механизмы сигнального пептид-мембранного узнавания и последующего внутримембранного пептидного отщепления являются общими для эукариот и прокариот. В самом деле, бактерии, несущие рекомбинантные плазмиды с генами эукариотических секретируемых белков, могут синтезировать эти белки и эффективно секретировать их сквозь цитоплазматическую мембрану из клетки, специфически отщепляя амино-терми-нальный сигнальный сегмент. Например, крысиный препроинсулин, синтезируемый в Е. соИ, правильно процессируется в проинсулин, и последний секретируется из бактериальной цитоплазмы в периплазматическое пространство. [c.280]

Гормон инсулин имеет две пептидные цепи А (20 остатков) и В (30 остатков). Они получаются из одного белкового предшественника, препроинсулина, в котором 23 из его 108 аминокислот предшествуют пептиду и 35 соединяют -пептид с Л-пепти-дом. Молекула мРНК для этого белка имеет, таким образом, по крайней мере 327 нуклеотидов. [c.213]

Последняя стадия этого процесса заключается в отжиге плазмиды и гена инсулина с образованием кругового дуплекса, который имеет четыре однонитевых разрыва. Последние защиваются ферментом лигазой, что приводит к образованию замкнутой кольцевой ДНК плазмиды. Она амплифицируется клонированием, давая достаточное количество копий для анализа последовательности ДНК. Проведенный анализ показал, что произошло включение 353 нуклеотидов гена препроинсулина. [c.214]

Согласно современным представлениям, биосинтез инсулина осуществляется в 3-клетках панкреатических островков из своего предшественника проинсулина, впервые выделенного Д. Стайнером в 1966 г. В настоящее время не только выяснена первичная структура проинсулина, но и осуществлен его химический сгштез (см. рис. 1.14). Проинсулин представлен одной полипептидной цепью, содержащей 84 аминокислотных остатка он лишен биологической, т.е. гормональной, активности. Местом синтеза проинсулина считается фракция микросом 3-клеток панкреатических островков превращение неактивного проинсулина в активный инсулин (наиболее существенная часть синтеза) происходит при перемещен проинсулина от рибосом к секреторным гранулам путем частичного протеолиза (отщепление с С-конца полипептидной цепи пептида, содержащего 33 аминокислотных остатка и получившего наименование соединяющего пептида, или С-пепти-да). Длина и первичная структура С-пептида подвержена большим изменениям у разных видов животных, чем последовательность цепей А и В инсулина. Установлено, что исходным предшественником инсулина является препроинсулин, содержащий, помимо проинсулина, его так называемую лидерную, или сигнальную, последовательность на N-конце, состоящую из 23 остатков аминокислот при образовании молекулы проинсулина этот сигнальный пептид отщепляется специальной пептидазой. Далее молекула проинсулина также подвергается частичному протеолизу, и под действием трипсиноподобной протеиназы отщепляются по две основные аминокислоты с N- и С-конца пептида С—соответственно дипептиды Apr—Apr и Лиз— —Apr (см. рис. 1.14). Однако природа ферментов и тонкие механизмы этого важного биологического процесса—образование активной молекулы инсулина окончательно не выяснены. [c.268]

Помимо указанного процесса протеолитического удаления сигнального пептида, во многих белках отщепляется начальный N-концевой метионин. Оказалось, что в прокариотических клетках имеются особые ферменты, модифицирующие N-концевые остатки, в частности деформилаза, катализирующая отщепление формильной группы от N-концевого метионина, а также аминопептидазы, катализирующие отщепление не только N-koh-цевого формилметионина (или метионина у эукариот), но, возможно, и других остатков аминокислот с N-конца пептида. Аналогичному так называемому ограниченному постсинтетическому протеолизу подвергаются некоторые пробелки, или проферменты (например, трипсиноген, химотрипсиноген и др.), и предшественники гормонов (например, препроинсулин, пре- 3-липотропин и др.). В ряде случаев наблюдается и С-концевая модификация синтезированного белка. [c.532]

Как известно, участок ДНК, несущий информацию о синтезе индивидуального белка, называется геном, а участок, контролирующий синтез единственной полипептидной цепи и ответственный за него,— цистроном. Следовательно, если белок состоит из нескольких (более одного) полипептидов, то естественно предположить, что в синтезе такого белка должны участвовать несколько (более одного) цистронов. Это не всегда соответствует действительности, особенно если полипептидные цепи идентичны (например, а,- и р -цепи гемоглобина). Если, например, пептидные цепи какой-либо одной белковой молекулы являются неидентичными, то это не всегда означает, что они синтезируются как результат действия разных цистронов. Подобный белок может синтезироваться в виде единственной полипептидной цепи с последующими протеолитическими разрывами в одном или нескольких местах и отщеплением неактивных участков. Типичным примером подобной модификации является гормон инсулин, синтезирующийся в виде единого полипептида препроинсулина, который после ферментативного гидролиза превращается сначала в неактивный предшественник проинсулин, а затем в активный гормон инсулин, содержащий две разных размеров и последовательности полипептидные цепи (см. рис. 1.14). [c.532]

Биосинтез. У животных и человека инсулин синтезируется в р-клетках островков Лангерганса. Гены, кодируюшие этот белок у человека, локализованы в коротком плече 11-й хромосомы. Зрелая инсулиновая мРНК состоит из 330 нуклеотидов, что соответствует 110 аминокислотным остаткам. Именно такое их количество содержит предшественник инсулина — препроинсулин. Он состоит из одной полипептидной цепи, на Л -конце которой находится сигнальный пептид (24 аминокислоты), а между А- и В-цепями локализован С-пептид, содержащий 35 аминокислотньгх остатков. [c.165]

Проинсулин в свою очередь также образуется из своего предшественника, а именно из препроинсулина, который по сравнению с проинсулином содержит дополнительно 23 аминокислотных остатка на М-конце (рис. 25-17). При образовании проинсулина эта М-концевая последовательность отщепляется специальной пептидазой, Это генетически детерминированная лидерная, или сигнальная, последовательность, благодаря которой ново-синтезированный проинсулин попадает в предназначенное ему место в клетке, а именно в секреторные гранулы. Как мы увидим в гл. 29, такие сигнальные последовательности бключаются во многие белки во время их синтеза. [c.797]

С помощью бактерий были получены с высоким выходом некоторые белки — продукты генов животных и-их вирусов. Так,,, были созданы штаммы Е. соИ, у которых 20% всего- клеточного белка составляли коровый антиген вируса гепатита В, гор -МОН роста человека или главный капсидный антиген вируса ящура. У одного из сконструированных штаммов В. suhtblis-последний составлял около 1% синтезируемого этой бактерией белка. Однако добиться экспрессии в бактериальных клетках генов некоторых белков животных или их вирусов совсем непросто, даже если эти гены сопряжены с сигналами инициации транскрипции и трансляции, которые обеспечивают в норме-высокий уровень экспрессии генов прокариот. Причины такой. неэффективной экспрессии не всегда ясны, но в некоторых случаях удалось установить, что протеазы бактерий быстро разрушают белки животных и вирусов. В подобных ситуациях можно повысить выход, применяя несодержащие протеаз мутанты.. При выработке проинсулина, предшественника инсулина, неко торая защита от протеаз обеспечивается тем, что полипептид, секретируется в периплазматическое пространство у клеточной стенки Е. oll. На N-конце молекулы препроинсулина находится последовательность гидрофобных аминокислот, с помощью которой (с одновременным ее отщеплением) осуществляется транспорт этой молекулы через мембрану в периплазм [c.319]

Инсулин — гормон поджелудочной железы — снижает уровень глюкозы в крови. Инсулин синтезируется в р-клетках поджелудочной железы, образующих островки Лангерганса. Интересна методология биосинтеза инсулина в клетке. Первоначально синтезируется препроинсулин, затем отщепляется Л -концевая последовательность из 16 аминокислотных остатков, что приводит к образованию проинсулина. По-видимому, М-концевой гидрофобный участок является сигнальной последовательностью для прохождения в эндоплазматический ретикулум, где и происходит образование проинсулина. Далее проинсулин поступает в аппарат ГольДжи, где происходит протеолиз соединительного пептида и образуется инсулин (рис. 8). [c.115]

В процессе превращения препроинсулина в функционально активный гормон происходит [c.358]

Инсулин. На рибосомах шероховатого ретикулума р-клеток синтезируется препроинсулин, имеющий на TV-конце молекулы гидрофобную последовательность из 16 аминокислот, с помощью которой белок проникает в эндоплазматический ретикулум. В просвете трубочек теряется сигнальная последовательность и образованный проинсулин транспортируется в аппарат Гольджи. Там и в секреторных гранулах с помощью протеиназ отщепляется С-пептид ( onne ting — связующий). Образуется инсулин, который накапливается в секреторных гранулах и секретируется при слиянии мембран гранул с плазматической мембраной клетки. [c.388]

Шероховатый эндоплазматический ретикулум (синтез препроинсулина расщепление ферментами микросом) [c.252]

Большинство секретируемых белков синтезируется в форме предшественников с большой молекулярной массой (например,, препроинсулин л 11,5кД). Эти предшественники секретируемых белков, белков-гормонов претерпевают ограниченный про теолиз уже при везикуляризации мембран аппарата Гольджи и особенно эффективно в ходе созревания , конденсации секреторных гранул, т. е. при слиянии первичных везикул с лизосомами. Другими словами, зрелые секреторные гранулы, по сути дела, специфические вторичные лизосомы, содержащие большой спектр лизосомных ферментов, главным образом, кислые протеиназы. [c.69]

Инсулин Одна полипептидная цепь препроинсулина, состоящая из 104 аминокислотных остатков Две полипептидные цепи, содержащие 21 и 30 аминокислотных остатков, соединенных 2 межцепочечными и одной внутрицепочечной -8-8-связями [c.78]

Ниже показано включение очередной аминокислоты в молекулу препроинсулина [c.358]

Препроинсулин человека, образующийся в результате рибосомального синтеза на шероховатом ретику-луме р-островков Лангерганса. поджелудочной железы, представляет собой одну полипептидную цепь, состоящую из 109 аминокислотных остатков. После завершения синтеза этот полипетид оказывается внутри ретикулума. Там от его М-конца отщепляется гидрофобный фрагмент, состоящий из аминокислотных остатков. [c.76]

Многие белково-пептидные гормоны образуются из предшественников большего молекулярного веса, и секреция этих гормонов становится возможной только после того, как произойдет отщепление лишнего фрагмента. Так, секреции инсулина предшествует превращение в р-клетках препроинсулина в проинсулин, а затем в инсулин (см. раздел 2.2.1). Существование прогормонов защищает эндокринную железу от местного действия гормона, обеспечивает его внутриклеточный транспорт. По мере превращения препрогормона в гормон, как правило, возрастает гидрофильность молекулы. Посдедовательная модификация белка приводит к тому, что из эндоплазматического ретикулума он переходит в цистерньг аппарата Гольджи, а затем в специальные образования (везикулы) плазматической мембраны. В везикулах завершается синтез молекулы гормона, мембрана везикулы защищает гормон от инактивации, но главный выигрыш, который дает такой способ запасания гормона, — это быстрый выброс в кровь больших количеств регулятора. Биосинтез некоторых белково-пептидных гормонов, их транспорт к периферии секреторной клетки занимает 1—3 ч. Очевидно, что воздействие на биосинтез приведет к изменению уровня этих гормонов в крови лишь через несколько часов. Влияние же на секрецию гормонов, синтезированных впрок и запасенных в специальных гранулах, позволяет повышать концентрацию гормонов в крови в не- сколько раз за секунды или минуты. [c.103]

Превращение препроинсулина в инсулин. При трансляции инсулиновой мРНК образуется крупный предшественник - препроинсулин. Функциональный гормон, представляющий собой гетеродимер, образуется после отщепления М-концевого сигнального сегмента и расщепления молекулы проинсулина в двух местах, в результа- [c.164]

Ферментативное превращение препроинсулина в проинсулин и далее в инсулин. [c.292]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология