Проинсулин синтез в oli

Полный химический синтез инсулина был осуществлен в ряде лабораторий, причем наиболее трудной частью этого синтеза оказалось образование дисульфидных мостиков в требуемых местах молекулы. Для решения этой задачи были предприняты попытки подражательного характера, в которых образование поперечных мостиков производилось не в инсулине, а в проинсулине (рис. 11-9). Необходимость в синтетическом инсулине обусловлена не только тем, что его получение из животных не может удовлетворить огромной потребности людей в этом гормоне, но также и тем, что химический синтез позволяет получать инсулин с любой первичной структурой, и в частности со структурой, отличной от структуры инсулина, выделяемого из животных, что может оказаться крайне важным и полезным для определенных групп больных диабетом. [c.505]

Последовательность оснований в гене можно определить либо непосредственно, либо исходя из аминокислотной последовательности белка, кодируемого этим геном. Затем можно сконструировать ген из нуклеотидов (напомним, что каждое основание является частью одного нуклеотида), соединив их друг с другом в правильном порядке. Сейчас таким способом удается конструировать только короткие гены, однако с усовершенствованием методов синтез любого гена станет рутинной процедурой. Этот метод был использован для получения генов проинсулина и соматостатина. Соматостатин (известный также как ингибитор гормона роста) — это белковый гормон, состоящий всего из 14 аминокислот. [c.219]

В. Субклеточная локализация синтеза инсулина и формирование гранул. Синтез инсулина и его упаковка в гранулы происходит в определенном порядке (рис. 5К7). Проинсулин синтезируется на рибосомах шероховатого эндоплазматического ретикулума. Затем в цистернах этой органеллы происходит ферментативное отщепление лидерной последовательности (пре-сегмент), образование дисульфидных мостиков и складывание молекулы (рис. 51.3). После этого молекула проинсулина переносится в аппарат Г ольджи, где начинаются протеолиз и упаковка в секреторные гранулы. Созревание гранул продолжается по мере продвижения по цитоплазме в направлении плазматической мембраны. Как проинсулин, так и инсулин соединяются с цинком, образуя гексамеры, но поскольку около 95% проинсулина превращается в инсулин, то именно кристаллы последнего придают гранулам их морфологические особенности. Наряду с инсулином в гранулах содержатся также эквимолярные количества С-пептида, однако эти [c.251]

В результате напряженных генноинженерных поисков компанией Эли Лилли в 1982 году был произведен инсулин на основе раздельного синтеза Е.соЦ его А- и В-цепей. Этому достижению предшествовали широкомасштабные и дорогостоящие исследования по биосинтезу проинсулина, упрощению технологической схемы получения инсулина (на этапе экстракции и выделения), а также повьпиения выхода гормона, синтезируемого клетками специально сконструированных штаммов кишечной палочки. Стоимость готового продукта значительно снизилась, получаемый инсулин был идентичен человеческому, фармацевтическое производство освободилось от перебоев в поставках животного сьфья с боен, а главное, человеческий инсулин при длительном применении не вызывал неприятных последствий нарушений работы почек, расстройств зрения и аллергических реакций. [c.180]

Синтез молекулы проинсулина происходит за 1—2 мин. Транспорт проинсулина от эндоплазм атического [c.77]

Пептидные гормоны выделяются в кровь при участии специальных механизмов секреции. Эти гормоны после их синтеза включаются в секреторные гранулы — мембранные пузырьки, образующиеся в пластинчатом комплексе гормон освобождается в кровь путем слияния гранулы с плазматической мембраной клетки (экзоцитоз). Синтез гормонов происходит быстро (например, молекула проинсулина синтезируется за 1-2 мин), в то время как образование и созревание секреторных гранул требуют большего времени — 1-2 ч. Запасание гормона в секреторных гранулах обеспечивает быструю реакцию организма на действие стимула стимул ускоряет слияние гранул с мембраной и освобождение запасенного гормона в кровь. [c.383]

Полный синтез человеческого проинсулина (86 аминокислотных остатков) описан в 1977 г. Янаихара с сотр. [677], а также начат Цаном (678) [c.266]

Инсулин, получивший свое название от наименования панкреатических островков (лат. insula—островок), был первым белком, первичная структура которого была раскрыта в 1954 г. Ф. Сэнджером (см. главу 1). В чистом виде инсулин был получен в 1922 г. после его обнаружения в экстрактах панкреатических островков Ф. Бантингом и Ч. Бестом. Молекула инсулина, содержащая 51 аминокислотный остаток, состоит из двух полипептидных цепей, соединенных между собой в двух точках дисульфидными мостиками. Строение инсулина и его предшественника проинсулина приведено в главе 1 (см. рис. 1.14). В настоящее время принято обозначать цепью А инсулина 21-членный пептид и цепью В—пептид, содержащий 30 остатков аминокислот. Во многих лабораториях осуществлен, кроме того, химический синтез инсулина. Наиболее близким по своей структуре к инсулину человека является инсулин свиньи, у которого в цепи В вместо треонина в положении 30 содержится аланин. [c.268]

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]

При недостаточной секреции (точнее, недостаточном синтезе) инсулина развивается специфическое заболевание—диабет (см. главу 10). Помимо клинически выявляемых симптомов (полиурия, полидипсия и полифагия), сахарный диабет характеризуется рядом специфических нарушений процессов обмена. Так, у больных развиваются гипергликемия (увеличение уровня глюкозы в крови) и гликозурия (выделение глюкозы с мочой, в которой в норме она отсутствует). К расстройствам обмена относят также усиленный распад гликогена в печени и мышцах, замедление биосинтеза белков и жиров, снижение скорости окисления глюкозы в тканях, развитие отрицательного азотистого баланса, увеличение содержания холестерина и других липидов в крови. При диабете усиливаются мобилизация жиров из депо, синтез углеводов из аминокислот (глюконеогенез) и избыточный синтез кетоновых тел (кетонурия). После введения больным инсулина все перечисленные нарушения, как правило, исчезают, однако действие гормона ограничено во времени, поэтому необходимо вводить его постоянно. Клинические симптомы и метаболические нарушения при сахарном диабете могут быть объяснены не только отсутствием синтеза инсулина. Получены доказательства, что при второй форме сахарного диабета, так называемой инсулинрезистентной, имеют место и молекулярные дефекты в частности, нарушение структуры инсулина или нарушение ферментативного превращения проинсулина в инсулин. В основе развития этой формы диабета часто лежит потеря рецепторами клеток-мишеней способности соединяться с молекулой инсулина, синтез которого нарушен, или синтез мутантного рецептора (см. далее). [c.269]

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]

Образование и созревание гормонов. Эти процессы связаны с различными внутриклеточными механизмами. Предшественниками гормонов могут быть стероиды, ароматические аминокислоты или белки. Некоторые гормоны синтезируются в активном состоянии, для других необходимо постсинтетиче-ское созревание. К первым относятся кортикостероиды, ко вторым — белковые гормоны, например инсулин, который синтезируется в виде белка-предшественника проинсулина, а затем превращается в активный инсулин. Прогормоны после завершения их синтеза, как правило, локализуются в секреторных гранулах и по мере надобности ферментативным путем превращаются в активные гормоны. Активация гормонов возможна и в периферических тканях. Например, гормон щитовидной железы тироксин в печени превращается в более активный 3-иод-тиронин. [c.133]

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]

Гормон роста — соматотропин — синтезируется в ацидофильных клетках гипофиза. Концентрация гормона в гипофизе — 5—15 мг/г, что в 1000 раз выше по сравнению с другими гипофизарными гормонами. Соматотропин — это полипептид, который состоит из 191 аминокислотного остатка (ММ 22 ООО Да). Синтез и вьщеление соматотропина регулируются нейропептидами гипоталамуса — сомато-либерином и соматостатином. Гормон видоспецифичен. Для терапевтических целей получен рекомбинантный соматотропин. Соматотропин необходим для постнатального роста и нормального обмена углеводов, липидов и минеральных солей. Он обладает прямым (через цАМФ-зависимые эффекты) и опосредованным действием. Соматотропин непосредственно влияет на транспорт аминокислот и липолиз. Связанные с ростом эффекты опосредуются ЮР-1 (инсулиноподобный фактор, полученный по информации одного из семейства инсулиноподобных генов). Он усиливает включение сульфата в хрящи (поэтому сначала назывался сульфатирующим фактором, затем соматомедином С) по строению сходен с проинсулином (70 аминокислотных остатков). Из плазмы крови человека выделен ЮР-2, состоящий из 67 аминокислотных остатков. Этот инсулино- [c.403]

Другой важный аспект синтеза ферментов связан с посттрансляционным процессингом. Например, сахарозоизомаль-таза построена из двух полипептидных цепей, каждая из которых обладает ферментативной активностью. Эти полипептиды образуются из единого предшественника в результате протеолитического расщепления [1297]. Для образования активного инсулина также необходим процессинг проинсулина. [c.41]

В ряде случаев возвращение к физиологическим условиям позволяет полипептиду снова вернуться к нативной конформации, особенно если она стабилизирована внутрицеп-ными 5—8-связями. Однако такая ренатурация возможна только для одноцепочечных пептидов. Например, молекула инсулина, состоящая из двух пептидных цепей, связанных 8— -мостиками, после разрушения этих мостиков и денатурации не может вернуться к нативной конформации. Это определяется особенностями синтеза инсулина. Нативная конформация инсулина возникает в результате гидролиза проинсулина. Как показано на рис. 5, проинсулин синтезируется как одна пептидная цепь, содержащая на концах два участка А- и В-цепи будущего инсулина с шестью свободными цистеиновыми группами в их составе. Средний участок проинсулина (С см. рис. 5) принимает такую конформацию, при которой устанавливается определенная система 8—8-связей между концевыми участками цепи. После выщепления среднего участка возникает активная двухцепочечная молекула инсулина. Именно по причине пространственной предопределенности этой структуры за счет среднего участка проинсулина спонтанная ренатурация инсулина невозможна. Иными словами, удаление части пептидной цепи равнозначно потере молекулярной информации для оставшихся частей инсулина. [c.54]

Как уже отмечалось в гл. 1, серьезным препятствием при получении штаммов-сверхпродуцентов может явиться протеолиз чужеродных белков в клетке. Так, есть данные о том, что время полужизни человеческого проинсулина в клетках Е. соИ составляет всего 2 мин (К-Talmadge, W. Gilbert, 1982). Для стабилизации чужеродных белков и пептидов можно получить мутации типа Ion или hptR и (или) клонировать в реципиентный штамм гены, контролирующие синтез ингибиторов протеиназ (например, ген pin фага Т4). [c.159]

Соблюдение условий, необходимых для транскрипции и трансляции клонированных генов, как и в случае бактериальных систем экспрессии, еще не гарантирует высокий уровень синтеза кодируемого этим геном белкового продукта. Многие белки (и мРНК) нестабильны в клетках дрожжей. Так, проинсулин человека крайне нестабилен в дрожжевых системах экспрессии (это не относится к рекомбинантному интерферону а2). На эффективность экспрессии рекомбинантных генов в клетках дрожжей оказывает влияние множество до конца не изученных факторов, и оптимизация этого процесса при решении конкретных биотехнологических задач в каждом случае требует проведения специальных исследований. [c.173]

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]

Не следует думать, что все белки, образовавшиеся в результате рибосомального синтеза, обладают полностью завершенной структурой. Во многих случаях они синтезируются в виде предшественников и лишь после протеолитического отщепления пептидного фрагмента приобретают законченную форму. Примерами такого рода посттрансляционной модификации белков может служить отщепление сигнальных пептидов по завершении переноса белков через биологические мембраны (см. рис. 101), фрагмен-тированне белковых предшественников при образовании из них функционально активных белков, например трипсина из трипсиногена, инсулина из проинсулина, или биологически активных пептидов, например гормонов и рилизинг-факторов. Аналогичный характер носит посттрансляционная модификация белков, сводящаяся к протеолитическому отщеплению N-концевого формилметионина или метионина, с которых, как показано выше, начинается сборка полипептидных цепей в процессе рибосомального синтеза белков. [c.300]

Рис. 31.26. Синтез предшественника инсулина - проинсулина в трансформированных клетках Е. oli.

Справочник химика 21

Химия и химическая технология