syntéza a sekrece inzulínu

inzulín je malý protein s molekulovou hmotností asi 6000 daltonů. Skládá se ze dvou řetězců držených pohromadě disulfidovými vazbami. Obrázek vpravo ukazuje molekulární model bovinního inzulínu, s řetězcem A zbarveným modře a větším řetězcem B zeleným. Lepší zhodnocení struktury inzulínu můžete získat manipulací s takovým modelem sami.

aminokyselinová sekvence je mezi obratlovci vysoce konzervovaná a inzulín od jednoho savce je téměř jistě biologicky aktivní u jiného. Dokonce i dnes je mnoho diabetických pacientů léčeno inzulínem extrahovaným z pankreatu prasat.

biosyntéza inzulínu

inzulín je syntetizován ve významných množstvích pouze v beta buňkách pankreatu. Inzulín mRNA je přeložena jako jeden řetězec předchůdce tzv. preproinsulin, a odstranění jeho signálního peptidu při vkládání do endoplazmatického retikula generuje proinzulinu.

Proinzulinu se skládá ze tří domén: amino-terminální řetězce B, karboxy-terminální řetěz a spojovací peptid ve středu známý jako C peptid. V endoplazmatickém retikulu je proinzulin vystaven několika specifickým endopeptidázám, které vylučují peptid C, čímž vytváří zralou formu inzulínu. Inzulín a volný C peptid jsou baleny v Golgi do sekrečních granulí, které se hromadí v cytoplazmě.

když je beta buňka vhodně stimulována, inzulín je vylučován z buňky exocytózou a difunduje do ostrůvkové kapilární krve. Peptid C je také vylučován do krve, ale nemá žádnou známou biologickou aktivitu.

kontrola sekrece inzulínu

inzulín je vylučován primárně v reakci na zvýšené koncentrace glukózy v krvi. To dává smysl, protože inzulín je“ zodpovědný “ za usnadnění vstupu glukózy do buněk. Některé nervové podněty (např. a zvýšené koncentrace dalších molekul paliva v krvi, včetně aminokyselin a mastných kyselin, také podporují sekreci inzulínu.

naše chápání mechanismů za sekrecí inzulínu zůstává poněkud fragmentární. Nicméně, některé funkce tohoto procesu byly jasně a opakovaně prokázáno, čímž se získá následující model:

• Glukóza je transportována do beta buněk pomocí usnadněné difúze přes glukózový transportér; zvýšené koncentrace glukózy v extracelulární tekutině vedou ke zvýšeným koncentracím glukózy v beta buňce.
• zvýšené koncentrace glukózy v beta buňce nakonec vedou k depolarizaci membrány a přílivu extracelulárního vápníku. Výsledné zvýšení intracelulárního vápníku je považováno za jeden z primárních spouštěčů exocytózy sekrečních granulí obsahujících inzulín. Mechanismy, které zvýšené hladiny glukózy v beta buněk způsobí depolarizace není jasně stanovena, ale zdá se, že výsledkem metabolismu glukózy a dalších paliva molekul v buňce, možná cítil jako změnu ATP:ADP poměr a transduced do změny v membráně vodivost.
• zdá se, že zvýšené hladiny glukózy v beta buňkách také aktivují dráhy nezávislé na vápníku, které se podílejí na sekreci inzulínu.

stimulace uvolňování inzulínu je snadno pozorována u celých zvířat nebo lidí. Normální hladina glukózy v krvi nalačno koncentrace u člověka a většiny savců je 80 až 90 mg na 100 ml, spojené s velmi nízkou úrovní sekrece inzulínu.

na obrázku vpravo znázorňuje účinky na sekreci inzulínu, kdy dost glukózy dodané k udržení hladin v krvi dva až tři krát půst úrovni za hodinu. Téměř okamžitě po zahájení infuze se plazmatické hladiny inzulínu dramaticky zvyšují. Toto počáteční zvýšení je způsobeno sekrecí předem vytvořeného inzulínu, který je brzy významně vyčerpán. Sekundární vzestup inzulínu odráží značné množství nově syntetizovaného inzulínu, které se okamžitě uvolňuje. Je zřejmé, že zvýšená glukóza nejen simuluje sekreci inzulínu, ale také transkripci genu inzulínu a translaci jeho mRNA.

pokročilá a doplňková témata

• struktura inzulínu