Inzulín - stavba

Struktura inzulinu

Primární struktura

• Určuje i vyšší stupně strukturní stavby bílkovin [4]

Preproinzulin

• řetězec - 108 reziduí
• Obsahuje 24-residue signal peptide
• Directs the nascent polypeptide chain to the rough endoplasmic reticulum (RER)
• Is cleaved as the polypeptide is translocated into lumen of the RER, forming proinsulin [15]

Proinzulín

• Vzniká odštěpením prvních 24 reziduí z preproinzulínu, tzv. signálního peptidu proteinázou
• Undergoes folding and formation of three disulfide bonds
• Process requiring a diverse range of endoplasmic reticulum (ER) chaperone proteins
• The protein-thiol reductase
• Má řetězec A, B, spojenými disulfidickými můstky a C-peptidem
• Maturation of the three dimensional conformation to the folded proinsulin
• About 5–10 min after its assembly in the endoplasmic reticulum, proinsulin is transported to the trans-Golgi network (TGN) where immature granules are formed
• Transport to the TGN may take about 30 min. [15]
• Enters immature secretary vesicles
• Is cleaved to yield insulin and C-peptide [14]
• Maturation into active insulin
• Cellular endopeptidases known as prohormone convertases (PC1 and PC2), as well as the exoprotease carboxypeptidase E
• Cleave at 2 positions, releasing a fragment called the C-peptide (33 reziduí)
• Leaving 2 peptide chains, the B- and A- chains, linked by 2 disulfide bonds [14]

Inzulín

• Aktivní inzulin o molekulové hmotnosti 5806
• Běžný neutrální inzulín se při hodnotách pH kolem 4,5 až 6,5 vysráží [10]
• řetězec A (21 reziduí)
• Obsahuje 3. disulfidový můstek [3]
• řetězec B (30 reziduí)
• Vázány dvěma disulfidovými můstky [4]
• Mature insulin is packaged inside mature granules
• Insulin and its related proteins
• Produced inside the brain
• Reduced levels of these proteins are linked to Alzheimer's disease [19]

• About 95% of the ß-cell insulin production [19]
• In certain conditions an alternative ‘constitutive’ pathway operates
• Insulinoma
• Type 2 diabetes
• Large amounts of unprocessed proinsulin and intermediate insulin precursors (‘split proinsulins’) [19]
• Released directly from vesicles that originate in the endoplasmic reticulum [19]

Syntetické varianty ve stavbě inzulínu

Analoga

• Vzniklá delecí inzulínového řetězce
• Zkrácené v C-koncové oblasti řetězce B
• Ztráta schopnosti tvořit dimery [4]
• Polymerizací
• Deshexapeptid inzulínu (DHexI)
• Desheptapeptid inzulínu (DHPI)
• Desoktapeptid inzulínu (DOI) [4]
• D-Phe B24 místo L-Phe24
• Biologická účinnost na 180 % [4]

(Super) sekundární stavba inzulínu - motiv

• Uspořádání reziduí vzniklé působením sil na krátkou vzdálenost
• Tj. zasahujících asi 10 po sobě následujících reziduí [4]
• Helix-loop-helix
• Na řetězci A
• Dvě šroubovice (helix)
• A2-A7
• A12-A17
• Spojovací část - charakter náhodného klubka (random coil)
• (A8-A11) [4]

• Atd.
• Surprisingly complex for such small peptides
• Intricate side-chain interactions determine insulin receptor affinity [14]
• Secondary and tertiary structure
• Dictate the stability of the protein
• Affinity for the insulin receptor [14]

Terciární struktura inzulínu

• Vzájemné prostorové uspořádání a interakce stavebních jednotek definovaných v rámci sekundární struktury [4]
• Můstky disulfidové
• Solné můstky ap.
• Vodíkové můstky
• Mezi skupinami NH a CO [4]
• Hydrofobní rezidua jsou umístěna v jádře molekuly a na povrchu leží rezidua polární [4]
• Evolutionarily conserved amino acids near the surface of the insulin monomer [14]
• Vazba na receptor

Kvarterní struktura inzulinu

• Insulin concentration and surrounding pH influence the conformational state of insulin [14]
• Monomer
• Aktivní forma
• V krvi
• Tend to form dimers
• As the concentration of insulin rises
• In the presence of zinc
• Favorable pH (10 mM Zn++, pH ~6.0) [14]
• The monomers assemble into higher order conformations called hexamers [14]
• Dimer
• Při koncentracích nad 10~5 mol.H převážně jako dimer
• Hexamer
• In the presence of high chloride concentrations in the ß-cell
• 4 Zn hexameric structure forms
• Three of the monomers exist in the R conformation
• Three in the T form [14]
• Phenol serves as an antimicrobial and chloride as an isotonic agent in insulin formulations [14]
• Depomován v pankreatu, nerozpustná forma [4]
• Concentration of insulin in these granules is roughly 40 mM [14]
• Hexamers are secreted from the ß-cell
• Diffuse into the blood down their concentration gradient a disociují do monomerů [14]
• Electrostatic repulsion
• Decreased concentration of insulin [14]
• I v krystalech [4]