synteza i wydzielanie insuliny

insulina jest małym białkiem o masie cząsteczkowej około 6000 Daltonów. Składa się z dwóch łańcuchów połączonych wiązaniami dwusiarczkowymi. Rysunek po prawej pokazuje model molekularny insuliny wołowej, z łańcuchem a w Kolorze Niebieskim i większym łańcuchem B w kolorze zielonym. Możesz uzyskać lepsze uznanie dla struktury insuliny, manipulując takim modelem samodzielnie.

Sekwencja aminokwasowa jest silnie zachowana u kręgowców, a insulina jednego ssaka prawie na pewno jest biologicznie aktywna u drugiego. Nawet dzisiaj wielu pacjentów z cukrzycą jest leczonych insuliną wyekstrahowaną z trzustki świń.

Biosynteza insuliny

insulina jest syntetyzowana w znacznych ilościach tylko w komórkach beta trzustki. Insulina mRNA jest tłumaczona jako jednołańcuchowy prekursor zwany preproinsuliną, a usunięcie jej peptydu sygnałowego podczas wprowadzania do retikulum endoplazmatycznego wytwarza proinsulinę.

Proinsulina składa się z trzech domen: amino-końcowego łańcucha B, łańcucha karboksy-końcowego a i peptydu łączącego w środku znanego jako peptyd C. W retikulum endoplazmatycznym proinsulina jest narażona na działanie kilku specyficznych endopeptydaz, które wydzielają peptyd C, tworząc w ten sposób dojrzałą postać insuliny. Insulina i wolny peptyd C są pakowane w Golgi w granulki wydzielnicze, które gromadzą się w cytoplazmie.

gdy komórka beta jest odpowiednio stymulowana, insulina jest wydzielana z komórki przez egzocytozę i dyfunduje do krwi kapilarnej wysepki. Peptyd C jest również wydzielany do krwi, ale nie ma znanej aktywności biologicznej.

Kontrola wydzielania insuliny

insulina jest wydzielana głównie w odpowiedzi na podwyższone stężenie glukozy we krwi. Ma to sens, ponieważ insulina jest” odpowiedzialna ” za ułatwianie dostania się glukozy do komórek. Niektóre bodźce nerwowe (np. wzrok i smak jedzenia) i zwiększone stężenie we krwi innych cząsteczek paliwa, w tym aminokwasów i kwasów tłuszczowych, również sprzyjają wydzielaniu insuliny.

nasze zrozumienie mechanizmów wydzielania insuliny pozostaje nieco fragmentaryczne. Niemniej jednak pewne cechy tego procesu zostały wyraźnie i wielokrotnie wykazane, dając następujący model:

• glukoza jest transportowana do komórki beta przez ułatwioną dyfuzję przez transporter glukozy; podwyższone stężenie glukozy w płynie zewnątrzkomórkowym prowadzi do podwyższonego stężenia glukozy w komórce beta.
• podwyższone stężenie glukozy w komórce beta ostatecznie prowadzi do depolaryzacji błony i napływu zewnątrzkomórkowego wapnia. Wynikający z tego wzrost wewnątrzkomórkowego wapnia jest uważany za jeden z głównych czynników wyzwalających egzocytozę granulek wydzielniczych zawierających insulinę. Mechanizmy, dzięki którym podwyższony poziom glukozy w komórce beta powoduje depolaryzację, nie są jasno ustalone, ale wydaje się wynikać z metabolizmu glukozy i innych cząsteczek paliwa w komórce, być może odczuwane jako zmiana stosunku ATP:ADP i przekształcane w zmiany przewodnictwa membranowego.
• podwyższony poziom glukozy w komórkach beta wydaje się również aktywować niezależne od wapnia szlaki, które uczestniczą w wydzielaniu insuliny.

Stymulacja uwalniania insuliny jest łatwo obserwowana u całych zwierząt lub ludzi. Prawidłowe stężenie glukozy we krwi na czczo u ludzi i większości ssaków wynosi od 80 do 90 mg na 100 ml, co wiąże się z bardzo niskim poziomem wydzielania insuliny.

rysunek po prawej stronie przedstawia wpływ na wydzielanie insuliny po podaniu wystarczającej ilości glukozy, aby utrzymać poziom we krwi dwa do trzech razy większy niż poziom na czczo przez godzinę. Niemal natychmiast po rozpoczęciu infuzji stężenie insuliny w osoczu gwałtownie wzrasta. Ten początkowy wzrost jest spowodowany wydzielaniem wstępnie uformowanej insuliny, która wkrótce ulega znacznemu wyczerpaniu. Wtórny wzrost insuliny odzwierciedla znaczną ilość nowo zsyntetyzowanej insuliny, która jest natychmiast uwalniana. Wyraźnie, podwyższona glukoza nie tylko symuluje wydzielanie insuliny, ale także transkrypcję genu insuliny i translację jej mRNA.

tematy zaawansowane i uzupełniające

• struktura insuliny