Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Молекула инсулина


Молекула - инсулин - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Молекула - инсулин

Cтраница 1

Молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепей неравной длины, соединенных двумя дисульфидными поперечными связями - S-S - ( фиг. Вслед за инсулином была определена последовательность аминокислот в рибонуклеазе. Ее молекула представляет собой одну полипептидную цепь, удерживаемую в напряженной конформации четырьмя дисульфидными поперечными связями между восемью остатками цистеина. Ни в инсулине, ни в рибонуклеазе нет свободных - SH-групп, так как все остатки цистеина в этих белках образуют поперечные S-S - связи.  [1]

Молекула инсулина ( мономер) состоит из двух полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями, и содержит 51 аминокислотный остаток. Цепь с N-концевым глицином, состоящую из 21 аминокислотного остатка, называют А-це-пью.  [2]

Молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепей: Л - цепь - 21 аминокислотный остаток, 5-цепь - 30 аминокислотных остатков.  [4]

Строение молекулы инсулина было раскрыто главным образом благодаря упорным исследованиям английского биохимика Зангера и небольшой группы сотрудников Кембриджского университета. В течение 10 лет Зангер интенсивно изучал одну эту молекулу.  [5]

В молекулу инсулина входит 51 аминокислота. Молекула состоит из двух полипептидных цепей, удерживаемых вместе дисульфидными мостиками.  [6]

В молекуле инсулина две цепи, связанные дисульфпд - 1гым ( из двух атомов серы) мостиком. Одна из цепей состоит из 21 аминокислоты, причем внутри псе есть днсуль-фндпое кольцо.  [7]

В молекуле инсулина две цепи, связанные дисульфид-ным ( из двух атомов серы) мостиком. Одна из цепей состоит из 21 аминокислоты, причем внутри нее есть дисуль-фидное кольцо.  [8]

Узнав строение молекулы инсулина, биохимики теперь могут попытаться синтезировать его и постигнуть секрет химической активности этого жизненно важного гормона, имеющего столь большое значение для лечения диабета. Кроме того, это достижение открывает путь к выяснению строения других белков с помощью тех же методик, и работа в этом направлении отчасти уже начата.  [9]

Зная, что молекула инсулина состоит из 51 аминокислотного остатка, Зангер начал изучать ее строение с определения того, образуют ли эти остатки одну длинную цепь или несколько цепей. В молекулу инсулина входит три остатка аминокислоты цистина. Эта аминокислота отличается от остальных тем, что на каждом конце ее находится и карбоксильная группа и аминогруппа. Так как такая молекула может служить связующим звеном между двумя соседними цепями, то присутствие ее в инсулине заставляло предположить, что его молекула состоит более чем из одной цепи. Зангеру удалось доказать, что она состоит из двух цепей, которые он сумел разъединить, разорвав серные связи в молекуле цистина. С помощью динитрофенильной метки он показал также, что одна цепь начинается с аминокислоты глицина, а вторая - с фенилаланина.  [10]

Аминогруппы лизина в молекуле инсулина свободны. В состав цепи А входят 2 остатка глутамина и 2 остатка аспарагина, тогда как цепь В содержит по одному остатку обоих амидов. Положение дисульфидных мостиков указано на фиг.  [11]

Последовательность аминокислот в молекуле инсулина человека показана на рис. 14.4. Следует обратить внимание, что символ Су-S использован для обозначения половины молекулы цистина.  [12]

По данным Сангер, молекула инсулина - гормона поджелудочной железы имеет строение, схематически изображенное на стр.  [13]

Попытки синтеза отдельных фрагментов молекулы инсулина 1ачались еще в 50 - х гг. Так, оригинальным оказался метод последовательного наращивания цепочек полипептидов на носителях.  [14]

Разрушение дисульфидных мостиков в молекуле инсулина путем восстановления [2208] или окисления [765] сопровождается полной потерей активности. Хотя ряд исследователей [726, 1613] указывали, что изолированные цепи А и В все еще обладают некоторой остаточной активностью, эти данные нельзя считать достоверными, поскольку не исключалось присутствие следов природного инсулина.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Молекула - инсулин - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Молекула - инсулин

Cтраница 2

В порядке расположения аминокислот в молекуле инсулина пока нельзя уловить какой-либо закономерной последовательности; этот белок, очевидно, обладает уникальным, ему одному присущим, порядком чередования аминокислот.  [16]

Факт однозначного установления всей последовательности чередования аминокислот в молекуле инсулина позволяет предположить, что в пределах данного вида не может быть больших различий в аминокислотном составе белковых молекул. Этим, однако, не исключается, что небольшая доля всех молекул может обнаруживать некоторые вариации в строении.  [17]

Интересно отметить, что строение цепи В в молекулах инсулина, полученного от разных видов животных ( рогатый скот, свинья и овца), одинаково, тогда как цепь А в инсулине свиньи отличается от цепи А, представленной на фиг. В инсулине овцы в положении 9 вместо серина находится глицин.  [18]

И, следовательно, его молекула значительно сложнее, чем молекула инсулина ( 78 остатков), синтез которой справедливо считали выдающимся достижением.  [19]

Важно было доказать, что эти пептиды входят в состав молекулы инсулина, а не образуются в процессе расщепления белка. Сенгер прекрасно понимал, что ценность полученных им результатов в значительной степени зависит от решения этого вопроса и придавал большое значение вопросу специфичности выделенных им пептидов. Ему удалось показать, что во всех случаях последовательность концевых отрезков была одинакова. Это в значительной степени отводило возражения о возможном синтезе этих пептидов из образовавшихся аминокислот, так как предложенный О.  [20]

Казалось, что для определения местоположения мостиков нужно просто частично расщепить молекулу инсулина и получить содержащие цистин обломки обеих цепей, еще связанные между собой концами мостиков.  [21]

Чтобы выяснить, входит ли цинк, осаждаемый с белком, в состав молекулы инсулина или только адсорбируется белком ( в литературе соответствующие данные отсутствуют), необходимо провести в различных образцах инсулина определение содержания цинка, остающегося в белке, и щинка, переходящего в фильтрат при осаждении белка трихлоруксусной кислотой, а также изучить биологическое действие этих образцов инсулина.  [22]

По вопросу о связи между строением инсулина и его биологической активностью, а также о значении отдельных частей молекулы инсулина для проявления активности имеются довольно обширные сведения. Так, отщепление С-концевого остатка цепи В бычьего инсулина ( аланин), которое может быть осуществлено мягкой обработкой карбоксипептидазой [951, 1614] или трипсином [951], не сопровождается потерей гормональной активности. Дез - ( АзрА2, А1аВз) - инсулин был очищен с помощью про-тивоточного распределения и охарактеризован аминокислотным анализом.  [23]

Данные, полученные при изучении продуктов ферментативного расщепления инсулина [108], указывают на то, что для проявления биологической активности, возможно, не требуется полной сохранности молекулы инсулина. Такие исследования представляют большой интерес и могут оказаться полезными для расшифровки механизма действия инсулина.  [24]

Это первый белковый гормон, химическая природа которого расшифрована. Молекула инсулина построена из 2 полипептидных цепей - мономеров, из которых цепь А содержит 21 аминокислотный остаток, а цепь Б-30 аминокислотных остатков. Полипептидные цепи связаны между собой дисульфидными мостиками за счет сульфгид-рильных групп молекул цистеина. Расположение аминокислот в полипептидных цепях А и Б полностью расшифровано Сэнджером, а в 1963 г. другими авторами осуществлен синтез инсулина.  [25]

Инсулин, получивший свое название от наименования панкреатических островков ( лат. Молекула инсулина, содержащая 51 аминокислотный остаток, состоит из двух полипептидных цепей, соединенных между собой в двух точках дисульфидными мостиками. 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.  [26]

Зная, что молекула инсулина состоит из 51 аминокислотного остатка, Зангер начал изучать ее строение с определения того, образуют ли эти остатки одну длинную цепь или несколько цепей. В молекулу инсулина входит три остатка аминокислоты цистина. Эта аминокислота отличается от остальных тем, что на каждом конце ее находится и карбоксильная группа и аминогруппа. Так как такая молекула может служить связующим звеном между двумя соседними цепями, то присутствие ее в инсулине заставляло предположить, что его молекула состоит более чем из одной цепи. Зангеру удалось доказать, что она состоит из двух цепей, которые он сумел разъединить, разорвав серные связи в молекуле цистина. С помощью динитрофенильной метки он показал также, что одна цепь начинается с аминокислоты глицина, а вторая - с фенилаланина.  [27]

Примером белка с относительно простым строением может служить гормон инсулин ( фиг. В молекуле инсулина имеется 3 дисульфидных мостика.  [28]

Поэтому его нередко применяют при лечении диабета. В молекуле инсулина имеются три дисульфидные связи.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Молекула - инсулин - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Молекула - инсулин

Cтраница 3

Восстановительное расщепление при действии боргидрида лития носит избирательный характер. В молекуле инсулина расщепление особенно активно протекает по одному из остатков глицина. В некоторых белках лабильны, по-видимому, пептидные связи, образованные остатками глутамина и аспарагина. В табл. 29 приведен перечень остатков дикарбоновых кислот, амидов дикарбо-новых кислот и С-концевых остатков, присутствующих в немодифицированном белке вместе с перечнем соответствующих продуктов, присутствующих в гидролизате этерифицированного и восстановленного белка.  [31]

Одной из главных функций серы в биогенном смысле является ее способность давать связи между полипептидными цепями протеинов таким образом, что возникает общее трехмерное расположение атомов в пространстве и притом такое, которое дает специфические возможности для тонкого функционирования в биохимических процессах. Приводим часть структуры молекулы инсулина быка, состоящей из двух цепей, соединенных мостиками из атомов серы.  [32]

Было известно, что молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепочек различной длины, связанных друг с другом дисульфидным мостиком.  [33]

При гидролизе образует D-фруктозу. Каждое фруктофураноз-ное звено цепи молекулы инсулина своим 2 - м ( полуацетальным) углеродом глико-зидно связано ( через кислород) с 1 - м углеродом следующего звена.  [34]

В отличие от углеводов, белки строго специфичны для каждого вида организмов. Трехчленные звенья в определенном месте молекулы инсулина содержат следующие аминокислотные остатки: у быка - аланин-серин-валин; у свиньи - треонин-серин-изолей-цин; у лошади - треонин-глицин-изолейцин; у овцы - аланин-глицин-валин.  [35]

К концу 1952 г. обе цепи были полностью собраны. Оставалось только определить, как соединены между собой эти цепи в молекуле инсулина.  [36]

Нужно ли говорить, что эта работа потребовала множества труда и времени. А в живой клетке синтез одной молекулы белка ( даже намного более сложной, чем молекула инсулина) занимает всего две-три секунды.  [37]

Фрагменты инсулина обладают биологической активностью и участвуют в ряде метаболических процессов. Мутации в структуре инсулинового гена, нарушение механизмов посттранскрипционного и посттрансляционного про-цессинга приводят к образованию дефектных молекул инсулина и, как следствие, к нарушению обменных процессов, регулируемых данным гормоном. В результате развивается тяжелое заболевание - сахарный диабет.  [38]

Одним из интересных белковых соединений является инсулин, гормон поджелудочной железы, содействующий метаболизму углеводов в организме. Определено, что молекулярный вес инсулина выражается величиной 35 100 3 3 % [107, 108], и молекула инсулина, согласно теории Бергмана, построена из 288 аминокислотных единиц.  [39]

Этерификация свободных карбоксильных групп инсулина сопровождается инактивацией гормона, но после гидролиза сложноэфирных групп активность восстанавливается. В определенных условиях с формальдегидом реагируют только амино - и гуанидиногруппы инсулина; при такой модификации молекулы инсулина гормональная активность сохраняется.  [40]

Буквы G и Р обозначают полипептидные цепи. Инсулин активно связывает ионы цинка, имеющиеся в поджелудочной железе, а ионы цинка способствуют объединению - агрегации молекул инсулина.  [41]

Поскольку обработка при таком ( восстановлении ведется в мягких условиях и приводит к хорошим выходам, этот метод представляет интерес для химика, занимающегося белками. Однако этим методом е удается открыть С-концевой аспараган в А-цепях; более того, при помощи его в молекуле инсулина обнаруживается присутствие одного [ 23а ] или двух [ 131 а ] С-концевых глициновых остатков. Если метод Зангера действительно является полным и точным, то приходится считать, что процесс восстановления вызывает разрыв некоторых особенно лабильных глициновых связей.  [42]

Инсулин образуется в р-клетках островков Лангер-ганса из своего предшественника - проинсулина. По химической природе он является белком. Молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепей, в которые включена 51 аминокислота. Полипептидные цепи соединены в двух точках дисульфидными мостиками. Инсулин дает почти все характерные цветные реакции на белок.  [43]

Является регулятором углеводного обмена в организме - стимулирует усвоение глюкозы и ее превращение в гликоген, при введении в организм понижает содержание сахара в крови. Молекула инсулина включает не менее 707 атомов и состоит из двух пептидных цепей, включающих 21 и 30 остатков аминокислот, цепи соединены двумя мостиками - S-S -, а один дисульфидный мостик имеется в более короткой цепи. Инсулин - первый белок, строение которого было расшифровано и воспроизведено в лаборатории.  [44]

Такие цепи могут быть весьма различной длины. Так, например, согласно пептидной теории белок кожи коллаген представляет собой одну полипептидную цепь, состоящую из 216 аминокислотных остатков. Молекула инсулина построена из четырех пептидов, каждый из которых содержит 20 - 30 аминокислотных остатков.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Инсулин молекулярный вес - Справочник химика 21

    Оцените молекулярную массу белка инсулина, если известно, что в его состав входят шесть остатков цистеина, а массовая доля серы равна 3,3%.  [c.395]

    Порядок чередования аминокислотных остатков в полипептидных цепях (называемый первичной структурой) впервые именно таким образом был установлен для белка инсулина. Молекула инсулина имеет молекулярную массу 5733. Она состоит из двух полипептидных цепей, одна из которых содержит 21 аминокислотный остаток, вторая 30. Последовательности аминокислот в короткой и длинной цепях были определены в период 1945—1952 гг. Сенгером и его сотрудниками. Обе цепи в молекуле инсулина соединены дисульфидными связями S—S, образованными между остатками цистина. [c.393]

    Крупные заслуги в установлении строения белков и в их частичном синтезе принадлежат кембриджскому профессору (Англия) Ф. Сенгеру (1918). С 1945 г. он начал свои известные исследования гормона поджелудочной железы — инсулина. Молекулярная масса инсулина оказалась сравнительно небольшой — около 12 000. Было известно, что молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепочек различной длины, связанных друг с другом дисульфидным мостиком. [c.262]

    Молекулярный ес молекулы инсулина равен 5732 [261, 270], но мономер "инсулина удается получить в растворе только в особых условиях, например в водном растворе хлоргидрата гуанидина [184], в органических растворителях [134, 251 и при низких концентрациях инсулина в растворах с малой ионной силой, когда белок имеет высокий суммарный заряд [116, 135]. По мере увеличения ионной силы раствора и уменьшения суммарного заряда постепенно происходит ассоциация мономера, приводящая в конечном итоге к образованию нерастворимого изоэлектрического осадка (pH 5,3— 6,1). Кроме того, при нагревании инсулина в кислом растворе образуется осадок, состоящий из ассоциации инсулиновых фибрилл, которые появляются также в 6 Ai растворе мочевины [335]. По-видимому, взаимодействие неполярных остатков — основной фактор, обусловливающий стабильность фибрилл, из которых, однако, удается регенерировать крл-сталлический инсулин путем обработки щелочью [334]. [c.176]

    Элементарная асимметричная единица есть та наименьшая область структуры, из которой посредством операций симметрии можно воссоздать всю структуру. Элементарная ячейка может состоять из одной, двух, трех и более элементарных асимметричных единиц и может быть получена из них с помощью операций симметрии. Элементарная асимметричная единица может быть по размерам меньше или больше молекулы, тогда как элементарная ячейка всегда содержит целое число молекул. Молекула гемоглобина с молекулярным весом 67 ООО состоит из двух идентичных половин с молекулярным весом 34 ООО. Каждая такая половина является элементарной асимметричной единицей обе половины связаны между собой осью симметрии второго порядка. Элементарная ячейка содержит две асимметричные единицы и, следовательно, одну молекулу гемоглобина. Гемоглобин лошади кристаллизуется также и в ромбической форме, в которой элементарной асимметричной единицей является уже целая молекула. Инсулин, молекулярный вес которого равен 6000, имеет элементарную асимметричную единицу с молекулярным весом 12 000 и кристаллизуется в двух формах в одной из них элементарная ячейка образована из трех элементарных асимметричных единиц, в другой — из четырех. [c.234]

    Расположение атомов в кристалле 22п-инсулина, Малая проекция показывает молекулярную упаковку в гексамере инсулина. Мы весьма признательны проф. Д. Ходжкин, приславшей нам фотографии этих рисунков. [c.441]

    Для понимания всего комплекса структурно-функциональных взаимодействий на молекулярном уровне большое значение имеет изучение инсулиновых рецепторов [681]. В связи с этим следует напомнить об уже обсуждавшейся (разд. 2.3.1) возможности прямого входа инсулина в клетку, этим может быть лучше объяснено долговременное действие гормона. [c.270]

    В период между 1925 — 1930 гг. Сведберг с помощью ультрацентрифугирования произвел определение молекулярных масс различных белков. Одновременно применение других аналитических методов, как, например, электрофореза и различных видов хроматографии, привело к развитию аналитической белковой химии. В 1951 — 1956 гг. Сенгер [20, 21] установил аминокислотную последовательность инсулина. Использованные при этом методы легли в основу систематического определения первичной структуры многих белков. Созданный Эдманом в 1966 г. секвенатор и применение масс-спектрометрии в сочетании с ЭВМ как средством регистрации, обработки и оценки масс-спектрометрических данных привели к тому, что к настоящему времени опубликовано более 15 ООО работ, посвященных определению аминокислотных последовательностей, и установлены первичные структуры более чем для 1000 белков. [c.343]

    Недавно предложен новый масс-спектрометрический метод (так называемый лазерный десорбционно-ионизационный метод), позволяющий определять молекулярную массу небольших пептидов (вазопрессин, инсулин) и крупных биополимерных молекул и, кроме того, структуру биомолекул. [c.47]

    Таким образом, панкреатические островки, синтезирующие два противоположного действия гормона—инсулин и глюкагон, выполняют ключевую роль в регуляции обмена веществ на молекулярном уровне. [c.272]

    При объединении аминокислот в белковую цепь образуются пептидные связи —ЫН—СО—. На одном конце цепи находится —СОО -группа (С-конец), на другом — группа —Ы Нз (Ы-конец). Молекулярные веса белков варьируют в широких пределах — от нескольких десятков тысяч (рибонуклеазы) до нескольких миллионов (гемоцианины). Характерные молекулярные веса отдельных полипептидных цепей, входящих в состав молекулы белка, порядка 20 000, что соответствует примерно 150—180 аминокислотным остаткам (средний молекулярный вес аминокислотного остатка равен 117). По установившейся терминологии молекулы, содержащие менее 100 аминокислотных остатков, называют не белками, а полипептидами. Таковы некоторые гормоны, например инсулин, адренокортикотропин (см. стр. 74). Полипептидами часто называют также синтетические полиаминокислоты и их производные. [c.68]

    Порядок, в котором расположены аминокислотные остатки в нолинеи-тидной цепи, сравнительно недавно был установлен для инсулина. Молекулярный вес инсулина около 12 ООО. Молекула инсулина состоит из четырех полинептидных цепей, две из которых содержат 21 аминокислотный остаток, а две другие — 30. Последовательность аминокислот в коротких и длинных цепях была установлена в 1945—1952 гг. английским биохимиком Санджером и его сотрудниками. Четыре цепи в молекуле инсулина соединены между собой связями между атомами серы, соединяющими обе половины цистиновых остатков (см. табл. 34). [c.487]

    Мономер инсулина (молекулярная масса 6000) содержит две неодинаковые пептидные цапи А и В, связанные дисульфиднымп мостиками каждая молекула мономера содержит два остатка гистидина в положениях Вз и Вю соответственно. В растворе не содержащий Zn(II) инсулин существует в виде смеси частиц с разными молекулярными массами, из которых главной, по-видимому, является димер [16]. Добавление 0,7 атома Zn(II) на молекулу димера приводит к монодисперсному гексамеру [16], что находится в согласии с кристаллической структурой. Хотя с молекулой гексамв ра может быть связано больше двух атомов Zn(II), первые два атома Zn(II) являются особыми в том смысле, что они представляют тот минимум, который необходим для кристаллизации, и их нельзя удалить диализом [17]. [c.282]

    Вторая половина XX столетия характеризуется резко возросшим интересом к познанию механизмов жизнедеятельности. Эпоха наблюдения и достаточно поверхностного анализа мира животных, растений и микроорганизмоп сменилась периодом решительного проникновения на уровень молекулярных и межмолеку-лярных взаимодействий в живых системах, вторжением в биологию методов и подходов физики, химии и математики. Как следствие этого процесса началась постепенная дифференциация наук, изучающих материальные основы жизни стали одна за другой появляться новые дисциплины, отражающие различные уровни исследования живой материи, различные углы зрения, различные экспериментальные приемы и методологические концепции. Классическая биохимия, которой бесспорно принадлежит пальма первенства в симбиозе биологии и точных наук, постепенно уступала дорогу новым направлениям. Вначале, на волне революционных событий в физике, возникла биофизика, значительно окрепшая уже в предвоенный период. Конец этого этапа был ознаменован и резкой активизацией исследований в генетике. Однако наиболее серьезное наступление началось в начале 50-х годов, когда возникли молекулярная биология, рождение которой часто отождествляется с открытием двойной спирали ДНК, а также биоорганическая химия, первые победы которой по праву связывают с установлением структуры инсулина и синтезом первого пептидного гормона — окситоцина, [c.5]

    ИНСУЛИН — гормон поджелудочной железы, регулирующий процессы угле- водного обмена и поддерживающий нормальный уровень сахара в крови. И. вырабатывается в р-клетках поджелудочной железы. И, — простой белок, наименьшая структурная единица его 2б1Нз77 вб0753с, молекулярная масса 5733. В водных растворах И. существует в виде крупных ассоциированных молекул. И.— первое сложное биологически активное вещестпо, строение которого удалось полностью расшифровать. И.— бесцветный кристаллический продукт, т. пл. 233 С, малг.растворим в воде, растворяется в разбавленных кислотах [c.109]

    Число аминокислотных остатков, входяшд4Х в молекулы отдельных белков, весьма различно в инсулине их 51, в миоглобине - около 140. Поэтому и молекулярная масса белков колеблется в очень широких пределах - от 10 ООО до нескольких миллионов. На основе определения молекулярной массы и элементного анализа установлена эмпирическая формула белковой молекулы - гемоглобина крови [c.419]

    Инсулин сильно агрегирован в 0,9%-ном растворе лрн pH = 7, но в очень разбавленных растворах при pH =2—3 он полностью диссоциирован. Молекулярный вес инсулина, определенный различнымифизически ми методами, равен 1,2 000, однако определение, проведенное химическим методом, показало ошибочность этой цифры. Харфенист и Крейг фракционировали инсулин методом противоточного распределения и показали, что кривая распределения соответствует идеальной для однородного вещества. В дальнейшем (1952) они подобрали условия частичной реакции белка с динитрофторбензолом, разделили продукты реакции распределительной хроматографией и, исходя из коэффициента экстинкции при 350 ммк (для монодинитрофенильного производного) и из кривой распределения, нашли значение молекулярного веса, равное 6500. [c.698]

    Санжер установил полную последователшость аминокислот в инсулине при помощи частичного гидролиза химотрипсином (1949—1950) и показал, что рассчитанный теоретически молекулярный вес (5734) близок к экспериментальным данным. Он нашел, что в молекуле белка одна полипептидная цепь (цепь А) имеет N-концевой глицин эта цепь связана дисульфидными связями со второй цепью (цепью В), имеющей N-концевой остаток фенилаланин. Окисление надмуравьиной кислотой расщепляет связь S—S, и образуются два цистеинилпептида. [c.698]

    Если белок состоял из нескольких цепей, связанных дисульфидиы-ми мостиками, то такая обработка позволяет разделить белки на отдельные цепи, а затем исследовать каждую из цепей самостоятельно. Этим методом можно также определить, расположены ли дисульфидные мостики внутри одной цепи или между несколькими цепями. При окис- лении в первом случае молекулярный вес соединения остается неизменным. Метод был впервые применен Зангером для исследования инсулина. [c.515]

    По молекулярной массе (-6000) и числу аминокислотных остатков в цепи инсулин формально можно отнести к полипептидам. Но зависящая от условий агрегация в димеры и гексамеры (с двумя координационно связанными атомами циика), наблюдаемая в кристаллах, оправдывает отнесение инсулина к белкам. Далее следует упомянуть тенденцию к комплексообразованию с никзомолекулярными и высокомолекулярными лигандами. Так, например, терапевтическое значение имеет комплекс инсулина с цинком и протамином. [c.263]

    Гормон инсулин содержит 3,4% серы, а) Каков минимальный молекулярный вес ннсулнна б) Молекулярный вес инсулина равен 5743 сколько атомов серы, по всей вероятности, имеется в молекуле  [c.72]

    Бычий инсулин имеет молекулярный вес порядка 6000 и состоит из двух полипептидных цепей, связанных дисульфидными мостиками цистиновых остатков. Эти цепи можно отделить друг от друга окислением, которое превращает звенья ys—S—S— ys или ys в соответствующие сульфокислоты ( ysSOgH). [c.1067]

    Развитие биологической химии привело к созданию новых отраслей науки, методологически и методически тесно связанных с биохимией. Так, быстрыми темпами развивается молекулярная биология, генная и клеточная инженерия. В настоящее время достижимыми представляются задачи по синтезу генетического материала и встраиванию его в наследственный аппарат клетки. С помощью микробов возможен синтез белков и регуляторов, характерных для человека, таких, как инсулин или интерферон. Фундаментальная информация о химической природе компонентов биологической системы обеспечивает направленное биомедицинское влияние на несколько уровней системы 1) принципиально важным явилось создание веществ, пагубно действующих на патогенные микробы, способные развиваться в организме человека. Получение антибиотиков, выяснение механизмов их действия, разработка методов их синтеза и модификации позволило побороть многие болезни, в том числе и инфекционного характера. Наиболее ярким примером может служить создание целой серии антибиотиков пенициллинового ряда. Пенициллин и его аналоги, встраиваясь в стенку бактерий, предотвращают их рост и иочти не влияют на клетки организма человека. Многие антибиотики ингибирующе действуют на процесс биосинтеза белка в бактери- [c.198]

    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]

    Поливинилпирролидон с высоким молекулярным весом (50000—60000) медленно рассасывается в тканях, и, следователь но, медленно рассасываются введенные вместе с ним лекарства. Установлено, что поливинилпирролидон продлевает действие инсулина, некоторых антибиотиков (пенициллин, стрептомицин, тетра-циклины), салицилатов, барбит фатов, ряда гормонов и некоторых других лекарств. Особенно интересна способность поливинилпирролидона Продлевать обезболивающее действие наркотических и анестезирующих средств. Так, использование совместно с полимером новокаина позволяет продлить его обезболивающее действие от нескольких часов до трех — четырех (иногда до девяти) дней. При внутривенном введении поливинилпирролидона вместе с нен-тоталом длительность наркоза увеличивается вдвое против обычного, при уменьшенной вчетверо дозе наркотика. [c.137]

    Рецептор инсулина — первый мембранный акцептор, который удалось солюбилизировать из мембран без потери им способности связывать гормон. Это было сделано в 1972 г. американским исследователем П. Куатреказасом. В настоящее время рецептор инсулина выделен из амых различных тканей млекопитающих. Рецептор из мембран печени состоит из двух типов полипептидных цепей — i-цепи с молекулярной массой 135 000 и Р-цепи (95 000). Формула рецептора инсулина — ( iP)2, все его цепи связаны дисульфидными мостиками. [c.249]

chem21.info

Инсулин | Info-Farm.RU

Инсулин (от лат. Insula — остров) — гормон пептидной природы, образуется в бета-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Влияет на многие аспекты обмена веществ практически во всех тканях. Основное действие инсулина заключается в снижении концентрации глюкозы в крови.

Инсулин увеличивает проницаемость плазматических мембран для глюкозы, активирует ключевые ферменты гликолиза, стимулирует превращение в печени и мышцах глюкозы в гликоген, усиливает синтез жиров и белков. Кроме того, инсулин подавляет активность ферментов, расщепляющих гликоген и жиры. То есть, кроме анаболического действия, инсулин обладает также и антикатаболическим эффектом.

Нарушение секреции инсулина вследствие деструкции бета-клеток — абсолютная недостаточность инсулина — является ключевым звеном патогенеза сахарного диабета 1-го типа. Нарушение действия инсулина на ткани — относительная инсулиновая недостаточность — имеет важное место в развитии сахарного диабета 2-го типа.

Строение молекулы инсулина

Инсулин — это небольшой белок молекулярной массой 5,8 кДа. Он состоит из двух полипептидных цепей: А (21 аминокислота) и B (30 аминокислот). Молекула инсулина содержит три дисульфидные связи: два из них соединяют между собой A и B-цепи, а третий расположен внутри A-цепи. Бычий инсулин имеет такую ​​первичную структуру:

Структура инсулина почти не изменилась в эволюции высших позвоночных, в частности инвариабельнимы является положение дисульфидных связей, аминокислот и карбокситерминальни участка A-цепи, и гидрофобные аминокислоты около C-конца B-цепи. Человеческий инсулин отличается от бычьего двумя аминокислотными заменами в A-цепи: в 8-м положении треонин вместо аланина, а в 10-м изолейцин вместо валина. Свиной гормон еще ближе к человеческому, он отличается всего одной аминокислотой: аланином в 30-м положении B-цепи вместо треонина.

В разведенном растворе молекулы инсулина существуют в мономерной состоянии, каждая такая молекула состоит из гидрофобного сердцевины и преимущественно гидрофильной поверхности, за исключением двух неполярных участков. Эти участки участвуют в образовании димеров и гексамеров. В концентрированных растворах, например в препаратах для инъекции, и кристаллах, как внутри секреторных везикул β-клеток, шесть мономеров инсулина вместе с двумя атомами цинка образуют гексамеров. Таким образом после подкожного введения инсулина он всасывается в кровь медленно, потому, что для диссоциации гексамеров необходимо дополнительное время.

Образование и секреция

Синтез инсулина в клетке

Биосинтез инсулина. Слева: общая схема биосинтеза. Справа вверху: схема ограниченного протеолиза происнулину с образованием инсулина и C-пептида. Справа снизу: бета-клетка крысы с большим количеством гранул заполненных инсулином (ТЭМ)

Инсулин синтезируется в β-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Ген предшественника инсулина — препроинсулина — у человека локализуется в коротком плече 11 хромосомы. Он содержит 3 экзона и 2 интрона. В других животных, например мышей, крыс и трех видов рыб, имеются два гена инсулина.

Препроинсулина человека состоит из 110 аминокислот: 24 из них составляют гидрофобный N-конечную лидерных последовательность (сигнальный пептид), за ней расположен B-ланюцюг, далее — последовательность Арг-Арг, соединительный C-пептид (от англ. Connecting peptide — с «соединительный пептид), последовательность Лиз-Арг, и А-цепь на C-конце. Лидерных последовательность необходима для котрансляцийного транспорта препроинсулина в полость шероховатого эндоплазматического ретикулума. После прохождения через мембрану лидерных последовательность отщепляется специальной сигнальной пептидазы и быстро деградирует. Образующийся после этого проинсулин состоит из 86 аминокислотных остатков и не обладает гормональной активностью. В эндоплазматическом ретикулуме происходит его свертывания и формирования внутри молекулы трех дисульфидных связей.

После образования правильной пространственной структуры проинсулин в транспортных везикулах переносится в цис -стороны комплекса Гольджи. В ходе движения прогормоном от цис — до транс -Гольджи происходит его отсортировку в компартмент секреторных гранул. Здесь, в незрелых гранулах, проинсулин подлежит дальнейшей модификации, а именно ограниченном протеолиза, что начинается с действия двух прогормонконвертаз (PC2 и PC3). Эти ферменты действуют специфически на карбоксикинцевий стороне последовательности из двух положительно заряженных аминокислот. В молекуле проинсулина есть два таких сайты: Арг31-Арг32 (место действия PC2) и между Лиз64-Арг65 (место действия PC3), где и происходит разрыв пептидных связей. Сразу же после прогормонконвертаз ферментативную активность проявляет карбоксипептидазы-H, которая отщепляет основные аминокислоты от образованных концов. Конечными продуктами протеолиза является молекула инсулина и C-пептид длиной 31 аминокислота. По сравнению с A- и B-цепями инсулина C-пептид значительно более вариабельным у позвоночных животных, его длина колеблется от 28 (у коров) до 38 у представителей семьи удильщику.

Зрелые секреторные везикулы β-клеток содержат кристаллический инсулин в форме гексамеров с атомами цинка и эквимолярных количество C-пептида. Они составляют пул гормона, предназначенный для экзоцитоза в ответ на стимул. Время полжизни β-гранул составляет несколько дней, и если они не секретируют свое содержимое, то подлежат деградации путем слияния с лизосомами. При повышенной потребности организма в инсулине деградация происходит медленнее.

Регуляция синтеза инсулина происходит на нескольких уровнях, в частности на уровне транскрипции, сплайсинга пре-мРНК, деградации мРНК, трансляции и посттрансляционной модификации. Сильнейшим стимулятором этих процессов является глюкоза, однако биосинтез проинсулина может включаться также другими сахарами, аминокислотами, в частности лейцином, промежуточными продуктами гликолиза, кетоновыми телами, гормоном роста, глюкагоном и некоторыми другими факторами.

Секреция инсулина

Бета-клетки поджелудочной железы, как типичные эндокринные клетки, секретируют большинство (95%) своего основного продукта — инсулина — регулируемым путем. Важнейшим активатором этого пути является глюкоза. В мембранах бета-клеток постоянно присутствуют переносчики глюкозы GLUT2, через которые она может свободно диффундировать. Благодаря этому увеличение концентрации глюкозы в крови приводит к аналогичному повышение ее уровня и в бета-клетках. Здесь она сразу же становится субстратом гексокиназную реакции, продуктом которой является глюкозо-6-фосфат. В инсулин-синтезирующих клетках поджелудочной железы экспрессируется один из изоферментов гексокиназы — гексокиназа IV или глюкокиназа, для нее характерна низкая сродство к субстрату: константа Михаэлиса составляет 10 мм, что превышает нормальное содержание глюкозы в крови (4-5 мм). Благодаря этому глюкокиназа может работать «глюкозы-сенсором», активируясь только в условиях гипергликемии.

Глюкозо-6-фосфат вступает в реакции гликолиза, продукты которого дальше окисляются в митохондриях, в результате чего в клетке образуется большое количество АТФ. Повышение концентрации АТФ приводит к закрытию АТФ-управляемых калиевых каналов (англ. ATP-gated K + channels, KATP) в плазмалемме. Вследствие уменьшения оттока калия из клетки мембрана деполяризуется, а это ведет к открытию потенциал-управляемых кальциевых каналов и приток кальция в клетку. Первоначальное увеличение концентрации ионов Ca 2+ в цитозоле ведет к дальнейшему их высвобождение из эндоплазматического ретикулума. Кальций вызывает слияние клатрин-окаймленных бета-гранул из плазмалемме и высвобождение их содержания в межклеточное пространство, откуда инсулин попадает в кровь через фенестровани стенки капилляров.

На активность АТФ-управляемых калиевых каналов кроме собственно АТФ могут влиять и другие вещества. Эти трансмембранные белки состоят из восьми субъединиц: четырех идентичных Kir6.2 и четырех идентичных SUR1. Первые формируют гидрофильный тоннель и отвечают за чувствительность к АТФ, а вторые являются рецепторами к Сульфанилмочевины (англ. S ulphonyl u rea r eceptor) и могут инактивировать канал после связывания со своим лигандом. Таким образом сульфонилмочевины активируют синтез инсулина, благодаря чему используются пероральные сахароснижающие препараты при сахарном диабете.

Кроме регулируемого существует так называемый «конститутивный путь» секреции инсулина бета-клетками, он работает при определенных расстройств, таких как инсулинома и сахарный диабет второго типа. В этом случае большое количество незрелого гормона (проинсулина или промежуточных «расщепленных» форм) выделяется прямо с везикул, образующихся в эндоплазматическом ретикулуме.

Регуляция секреции инсулина

Островки Лангерганса рядом иннервированные автономными и пептидергичнимы нервными волокнами. Холинергические окончания блукаючного нерва, является частью парасимпатической нервной системы стимулируют секрецию инслуину, в то время как адренергические окончания симпатической нервной системы подавляют этот процесс. Другие нервы выделяют вазоактивный интестинальный пептид, стимулирующий секрецию всех гормонов поджелудочной железы, и нейропептид Y, блокирует выделение инсулина.

Собственные гормоны поджелудочной железы также влияют на секрецию инсулина глюкагон стимулирует ее, а соматостатин — удручает. Кроме того инсулин действует автокринно активируя транскрипцию собственного гена и гена глюкокиназы.

Во время приема пищи секреция инсулина увеличивается не только под влиянием глюкозы или углеводов, а также аминокислот, особенно лейцина и аргинина некоторых гормониив пищеварительной системы системы: холецистокинина, глюкозозависимый инсулинотропный пептида, а также таких гормонов, как глюкагон, АКТГ, эстроген и другие . Также секрецию инсулина усиливает повышение уровня калия или кальция, свободных жирных кислот в плазме крови.

Инкертиновий эффект

Инкретиновий эффект — это феномен, заключающийся выделении значительно большей количеством инсулина в ответ на пероральное употребление глюкозы по сравнению с ее введением. За это явление отвечают гормоны пищеварительного тракта, секретируемых во время еды и усиливают глюкозо-стимулируемый высвобождение инсулина. К инкретинових гормонов относятся в частности глюкагоноподобного пептид-1 и желудочный ингибирующий полипептид, первый из них секретируются L-, а второй — K-клетками верхней части тонкой кишки.

Физиологическое действие инсулина

Влияние инсулина на уровень глюкозы в крови

Метаболический эффект

Молекула-мишень

Захват глюкозы (мышцы и жировая ткань)

Транспортер глюкозы GLUT4

Захват глюкозы (печень)

Глюкокиназа (повышенная экспрессия)

Синтез гликогена (печень и мышцы)

Гликогенсинтаза

↓ Расщепление гликогена (печень и мышцы)

↓ гликогенфосфорилазы

Гликолиз, продуцирование ацетил-КоА (печень и мышцы)

Фосфофруктокиназы-1 (через ФФК-2) пируватдегидрогеназного комплекс

Синтез жирных кислот (печень)

Ацетил-КОА-карбоксилаза

Синтез триацилгилцеролив (жировая ткань)

Липопротеинлипазу

Основная физиологическое действие инсулина заключается в снижении содержания глюкозы в крови, однако она не ограничивается этим, гормон также влияет на метаболизм белков и липидов. Одним из основных эффектов инсулина является то, что он стимулирует усиление усвоения глюкозы мышцами и жировой тканью, однако не влияет на этот процесс в печени, почках и мозга, клетки которых могут транспортировать глюкозу даже при отсутствии гормональной стимуляции. Также инсулин блокирует те метаболические пути, конечным продуктом которых является глюкоза, в частности глюконеогенез и расщепления гликогена, и стимулирует те, в которых она используется. Первый приоритет при этом принадлежит удовлетворению энергетических потребностей, в частности протеканию гликолиза, конечным продуктом которого является пируват, и дальнейшего окисления пирувата до ацетил-КоА, который может быть использован в цикле трикарбоновых кислот. Остаток глюкозы используется на пополнение запасов гликогена в печени и мышцах. В печени инсулин также стимулирует синтез жирных кислот с ацетил-КоА, необходимый для этого НАДФH производится в пентозофосфатному пути. Далее жирные кислоты в форме триглицеридов транспортируются к жировой ткани. Инсулин также влияет на метаболизм косвенно через головной мозг. Он влияет на ядра гипоталамуса таким образом, подавляющее потребления пищи и усиливает термогенез.

В мышечной ткани инсулин стимулирует захват аминокислот и синтез белков. Остаток аминокислот превращается в печени до пирувата и ацетил-КоА и используется для синтеза жиров.

Поглощение калия клетками также активируется под воздействием инсулина. Поэтому его препараты вместе с глюкозой используют для временного снижения гиперкальциемии у пациентов с почечной недостаточностью. Точный молекулярный механизм такого действия инсулина не выяснен, однако известно, что он может активировать Na + / K + -АТФазы.

К долговременным эффектам инсулина на организм относится ускорение роста, происходит благодаря его общем анаболические и белок-накопительных воздействия. Поэтому у детей с сахарным диабетом первого типа наблюдается задержка роста. Инсулин может стимулировать рост незрелых гипофизектомичних крыс, почти с такой же интенсивностью как и гормон роста при условии, если они употребляют большое количество углеводов. Также известно, что в культуре клеток инсулин ускоряет клеточное деление, подобно пептидных факторов роста, таких фактор роста эпидермиса, фактор роста фибробластов и тромбоцитарный фактор роста, и, кроме того, может усиливать их биологическое воздействие.

Связанные заболевания

Однако в контексте рассматриваемой проблемы, следует отметить особую роль инсулина в регуляции энергетического метаболизма в целом, включая обмен не только углеводов, но и жиров. Это касается механизмов координированного хранения и утилизации топливных молекул в жировой ткани, печени и скелетных мышцах. После переваривания пищи в организм поступает большое количество углеводов, но их концентрация в периферической крови и межклеточном пространстве благодаря активации экскреции инсулина не достигает критических величин. Этот гормон стимулирует поступление глюкозы в инсулинозависимый органы и ткани и одновременно подавляет процессы образования эндогенной глюкозы благодаря супрессии глюконеогенеза и гликогенолиза. Параллельно инсулин стимулирует и синтез гликогена. Подобное действие инсулин также проявляет по обмену жиров. Это манифестируется стимуляцией процессов накопления жира в жировой ткани и угнетением мобилизации жира из депо в результате активации инсулином липопротеиновой липазы, способствует очищению крови от триглицеридов и ингибирования активности гормоночувствительной липазы. Одновременно инсулин стимулирует поступление в липоциты глюкозы и возбуждает синтез внутриклеточных триглицеридов, т.е. активирует липогенез. В этом плане жировая ткань выполняет своеобразную буферную функцию, обеспечивая нормализацию концентрации жиров в плазме, особенно в постпрандиальный период. В состоянии покоя или кратковременного голода концентрация инсулина в крови снижается, повышается уровень контринсулярных гормонов и стимулируется функция симпатической нервной системы, что приводит к мобилизации печеночной глюкозы и активации липолиза с высвобождением из адипоцитов в кровообращение неетерификованих СЖК. В этих условиях глюкоза преимущественно утилизируется такими инсулиннезависимый тканями, как нервная система и эритроциты, тогда как скелетные мышцы получают энергию и за счет окисления жирных кислот. По удлиненного состояния голода в печени дополнительно происходит преобразование жирных кислот в кетоновые тела, а ацетил-КоА — в глюкозу. Подобные изменения имеют место и при физической нагрузке организма, но с усилением поступления глюкозы в мышцы. Итак, накопления и расходования жиров является динамичным процессом, протекает по-разному в зависимости от состояния организма и его потребностей в энергии. Следует также заметить, что инсулин — не единственный гормон, который регулирует энергетический обмен. Существует целый ряд контринсулярных гормонов (глюкагон, адреналин, гормон роста и глюкокортикоиды), активность которых направлена ​​на увеличение в циркуляции концентрации глюкозы. Дополнительным антагонистом инсулина выступает симпатичная нервная система, стимуляция которой приводит к высвобождению ВЖК из жировых клеток. Наличие такого сложного регуляторного механизма предусматривает возможность повреждения или снижение чувствительности тканей к регуляторных факторов процессов накопления и утилизации энергетических ресурсов на разных уровнях.

Использование инсулина в качестве лекарств

Открытие эндокринной функции поджелудочной железы

В 1869 году в Берлине 22-летний студент-медик Лангерганс исследуя с помощью нового микроскопа строение поджелудочной железы, обратил внимание на ранее неизвестные группы клетки равномерно распределены по ее ткани. Он не делал никаких предположений относительно их назначения. Только 1893 Эдуад Лагес выяснил, что они отвечают за эндокринную функцию поджелудочной железы и назвал их «островками Лангерганса» в честь первооткрывателя.

В 1889 году Оскар Минковский и Джозеф фон Меринг исследовали функции пидшлукновои железы. Они провели панкреатомию здоровом собаке, через несколько дней после этого у животного начали наблюдаться симптомы диабета, в частности сильная жажда, усиленное выделение мочи с высоким содержанием сахара, чрезмерное потребление пищи и потеря веса. Через некоторое время исследователям удалось «вылечить» собаку путем трансплантации ткани поджелудочной железы под кожу.

В 1901 году был сделан следующий важный шаг, Юджин Опи (Eugene Opie) четко показал, что «сахарный диабет обусловлен разрушением островков поджелудочной железы, и возникает только когда эти тельца частично или полностью разрушены». Связь между сахарным диабетом и поджелудочной железой был известен и раньше, но до этого не было ясно, что диабет связан именно с островками Лангерганса. Это, а также много других исследований патологий поджелудочной железы, привело таких ученых как Жан де Мейер (1909) и Эдвард Шарпи-Шафер (1916) к выводу о том, что островки Лангенгарса должны производить вещество с сахароснижающим эффектом. Мейер назвал ее инсулином от лат. Insula — остров.

Первые попытки выделения инсулина

В последующие два десятилетия было предпринято несколько попыток выделить островковый секрет как потенциальное лекарство. В 1907 году Георг Зюльцер (Georg Ludwig Zülzer) достиг некоторого успеха в снижении уровня глюкозы в крови подопытных собак панкреатическим экстрактом и даже смог спасти одного пациента в диабетической коме. Однако его препарат имел сильные побочные эффекты, вероятной, из-за плохого очистки, из-за чего от него пришлось отказаться.

Эрнест Скотт между 1 911 и 1912 годами в Чикагском университете использовал водный экстракт поджелудочной железы и отмечал «некоторое уменьшение глюкозурии», но он не смог убедить своего руководителя в важности этих исследований, и вскоре эксперименты были прекращены. Такой же эффект демонстрировал Израэль Кляйнер в Рокфеллеровском университете в 1919 году, но его работа была прервана началом Первой мировой войны, и он не смог ее завершить. Похожую работу после опытов во Франции в 1921 году опубликовал профессор физиологии Румынской школы медицины Николас Паулеско, и многие, особенно в Румынии, считают именно его первооткрывателем инсулина.

Работа Бантинга и Беста

Большинство экстрактов поджелудочной железы, изготовленных различными исследователями в период до 1921 года, имели одну и ту же проблему: они содержали много примесей, в том числе продуктов экзокринной части железы, и вызвали абсцессы у пациентов. Впервые выделить и очистить до уровня пригодного к использованию для терапии людей удалось группе ученых Торонтского университета в 1921 году.

Фредерик Бантинг после завершения Первой мировой войны работал хирургом-ортопедом и читал лекции в Университете Западного Онтарио. Одной из тем этих лекций был метаболизм углеводов. В ходе ознакомления с предметом, Бантинг прочитал труд доктора Мозеса Баррона, в которой тот описывал отмирания экзокринной части поджелудочной железы в случаях, когда ее протока была перекрыта камнями. Это навело его на мысль о новом методе выделения эндокринного секрета поджелудочной железы, в своих заметках Бантинг записал:

Перевязать панкреатический проток собаки. Поддерживать жизнедеятельность животного пока ацинусы НЕ дегенерируют и останутся только островки. Попытаться выделить внутренний секрет и подействовать на гликозурии.

Со своей идеей Бантинг обратился к Джону Маклеода — профессора Университета Торонто, международно известного исследователя метаболизма углеводов. Маклеод знал о трудностях, с которыми столкнулись предыдущие исследователи в попытках выделить лечебный панкреатический экстракт, однако он считал, что даже отрицательный результат работы Бантинга будет полезным, и поэтому согласился предоставить ему место в лаборатории, собак для опытов и одного помощника. На роль помощника претендовали два студента физиологи Чарльз Бест и Кларк Ноубл. Чтобы решить, кто именно из них будет помогать Бантингу, они бросили монетку. Хотя распространено мнение о том, что Бест выиграл, его знакомый Роберт ВОЛП настаивал на том, что он проиграл, поскольку ни один из студентов не хотел работать с меланхолинйим раздражительным Бантинг.

Летом 1921 Бантингу и Бест начали свои эксперименты и после небольшой задержки получили атрофированы поджелудочные железы. Экстракт получали следующим образом: резали ткань на куски, растирали ее в ступке и фильтровали раствор, после чего вводили диабетическим собакам. Хотя им удалось добиться снижения уровня глюкозы в крови животных, Бантинг и Бест столкнулись с той же проблемой, что и их предшественники: в месте инъекции развивался стерильный абсцесс и общая интоксикация. В течение конца лета и осени 1921 году они обнаружили, что экстракт из атрофированного поджелудочной железы собак не имел никакого преимущества над экстрактом из фетальных желез телят с бойни. И поэтому стали в дальнейшем использовать эту ткань, которая была значительно легче получить.

В конце 1921 года Маклеод предложил биохимику Джеймсу Коллипом присоединиться к группе Бантинга и Беста и поработать над новыми методами очистки экстракта. Коллипом согласился, и впоследствии также показал, что панкреатический экстракт стимулирует отложение гликогена в печени, уменьшает кетоацидоз в диабетических животных, и снижает уровень глюкозы в крови у здоровых. После этого для тестирования перепарату он использовал нормальных кроликов, а не панкреатомованих собак. В ноября 1921 года Бантинг и Маклеод посетили собрание Американского физиологического общества, где представили полученные результаты.

11 января 1922 Бантинг и Бест впервые испытали один из активных экстрактов телячьей поджелудочной железы, который они назвали «айлетином» от англ. Isle — остров, на пациенте — 14-летнем Леонарди Томпсоне. Ему ввели по 7,5 мл перепарату в каждый ягодичную мышцу и получили ожидаемый результат: уровень глюкозы в крови снизился, однако развился абсцесс и общее отравление. Через несколько недель после этой неудачи, Коллипом сообщил Бантингу, что ему в конце удалось получить нетоксичный экстракт, но не захотел рассказать детали процесса (вероятно, надеясь на будущий патент), что чуть не привело к драке между исследователями.

Новом экстракта Коллипом Маклеод дал название «инсулин» (вероятно, не подозревая, что такое же название использовал Мейер 1909). Его испытали 23 января на том же пациенте. На этот раз лечение было успешным: уровень глюкозы в крови Томпсона упал от 520 до 120 мг / дл, и не наблюдалось никаких побочных эффектов. Но впоследствии выяснилось, что Коллипом забыл протокол приготовления инсулина. В течение следующих нескольких недель с помощью Эли Лилли он пытался вновь обрести метод, ему, наконец, удалось сделать.

Среди первых пациентов, леченных Бантинг и Бест была Элизабет Хьюз дочь государственного секретаря Чарльза Хьюза. Она описала изменение своего состояния здоровья после инъекции инсулина как «несказанно прекрасное». Известны диабетолога того времени Эллиот Джослин и Фредерик Аллен также были поражены силой нового препарата. Описывая свои впечатления Джослин сравнил действие инсулина со сценой из Библии Иез. 37: 1-10:

Была на мне рука Господа, и Господь вывел меня духом и поставил меня среди поля, и оно было полно костей … они весьма сухи И сказал мне: сын человеческий! Оживут ли кости сии? Я сказал: Господи Боже! Ты знаешь И сказал мне: изреки пророчество на кости, и скажи им: кости сухие! Слушайте слово Господне …Пророчество, как повелено. И снялся шум, когда я предсказывал, и вот грохот, сближаться кости, кость с костью своею. И я видел, и вот на них жили, и плоть выросла, и была натянута на них кожа сверху, а духа не было в них. И сказал мне: изреки духу пророчество, сын человеческий, и скажи духу: так говорит Господь Бог: приди, дух, от четырех ветров, и дохни на этих убитых, и они оживут И я изрек пророчество, как Он повелел мне, и вошел в них дух, и они ожили, и стали на ноги свои, весьма, весьма великое …

За революционное открытие инсулина Маклеод и Бантинг в 1923 году были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине. Бантинг сперва был сильно возмущен, что его помощник Бест не был представлен к награде вместе с ним, и сначала даже демонстративно отказался от награды, но потом все же согласился принять премию, и свою часть торжественно разделил с Бестом. Так же поступил и Маклеод, поделив свою премию по Коллипом. Патент на производство телячьего инсулина получили Бест и Коллипом, как немедицинские члены группы, поскольку участие медиков в коммерческих делах считалась неэтичным. Они передали патент Торонтскому университета, а он предоставил лицензии многим медицинским фирмам по всему миру. В частности, в США право на производство инсулина получила фармацевтическая фирма Эли Лилли, в Европе крупнейшим производителем стала компания основана в Дании Август Крог.

Исследование структуры инсулина

Инсулин был первым белковой молекулой, для которой было полностью установлено аминокислотную последовательность, то есть первичную структуру. Эту работу совершил 1953 британский молекулярный биолог Сенгер, за что был удостоен Нобелевской премии по химии 1958 года. А спустя почти 40 лет Дороти Кроуфут Ходжкин с помощью метода рентгеновской дифракции определила пространственное строение (третичную структуру) молекулы инсулина. Ее работы также отмечены Нобелевской премией.

Начиная с 1980-х годов человеческий инсулин получат генноинженерного методами с помощью клеток кишечной палочки или пивных дрожжей.

Изображения по теме

info-farm.ru


Смотрите также