Инсулин, его структура и роль в организме человека

Инсулин, его структура и роль в организме человека.

Инсулин, получивший своё название от наименования панкреатических островков (лат. Insula-островок), был первым белком, первичная структура которого была раскрыта в 1954г. Ф.Сэнджером. 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.

Согласно современным представлениям, биосинтез инсулина осуществляется в β-клетках панкреатических островков из своего предшественника проинсулина. Проинсулин представлен одной полипептидной цепью, содержащей 84 аминокислотных остатка; он лишен биологической, т.е. гормональной, активности.

 В физиологической регуляции синтеза инсулина доминирующую роль играет концентрация глюкозы в крови. Так, повышение содержания глюкозы в крови вызывает увеличение секреции инсулина в панкреатических островках, а снижение её содержания, наоборот. На секрецию инсулина оказывают влияние, кроме того, электролиты (особенно ионы кальция), аминокислоты, глюкагон и секретин. Приводятся доказательства роли циклазной системы в секреции инсулина. Предполагают, что глюкоза действует в  качестве сигнала для активирования аденилат-циклазы, а образовавшийся в этой системе цАМФ – в качестве сигнала для секреции инсулина.

При недостаточном синтезе  инсулина развивается специфическое заболевание – сахарный диабет. Сахарный диабет характеризуется рядом специфических нарушений процессов обмена. К расстройствам обмена относят: 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. После введения больным инсулина все перечисленные нарушения, как правило, исчезают, однако действие гормона ограничено во времени, поэтому необходимо вводить его  постоянно. Метаболические нарушения могут быть объяснены не только отсутствием или снижением синтеза инсулина. Получены доказательства, что при второй форме сахарного диабета, так называемой инсулинорезистентной, имеют место и молекулярные дефекты: в частности на рушение 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, синтез которого нарушен, или синтез мутантного рецептора. Получены доказательства существования специфического рецептора инсулина на внешней плазматической мембране почти всех клеток организма, а также образования инсулин рецепторного комплекса.

Самым интересным свойством рецептора инсулина, отличным от всех других рецепторов гормонов белковой природы, является его способность аутофосфорилирования, т.е. когда рецептор наделён сам протеинкиназной активностью. При связывании инсулина с α- цепей происходит активирование тирозинкиназной активности β-цепей путём фосфорилирования их тирозиновых остатков. В свою очередь активная тирозинкиназа β-цепей запускает каскад фосфорилирования – дефосфорилирования, в частности мембранных или цитозольных серин- или треонинкиназ, т.е. протеинкиназ и белков-мишеней, фосфорилирование в которых осуществляется за счёт OH-групп серина и треонина.