На главную ДЛЯ НОВИЧКОВДЛЯ НОВИЧКОВ СОБЫТИЯ КАРТА САЙТА ПРЕСС-СЛУЖБА
ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ ДАТЫ ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ О ПРОЕКТЕ
ДЛЯ ИНВЕСТОРОВДЛЯ ИНВЕСТОРОВ КОМПАНИИ ГОСТЕВАЯ НАГРАДЫ
SWITCH TO ENGLISH СТАТЬИСТАТЬИ БАЗА ДАННЫХ ФОРУМ КОНТАКТЫ
поиск по сайту  
подписка  


Биотерроризм

Биокомпьютеры

С-пептид. Часть III.

С-пептид. Часть II

С-пептид. Часть I.

Инсулин. Часть II.

Инсулин. Часть I.

Атипичная пневмония. Часть II.

Атипичная пневмония. Часть I.

Геносистематика - что это такое Часть 2.

ДНК или РНК: кто более матери-Природе ценен?

Будущее коммерческого внедрения генетически модифицированных организмов в странах европейского союза

Простая модель реакции организма на внешние воздействия

Некоторые современные подходы к терапии болезни Альцгеймера

Болезнь Альцгеймера. Молекулярно-биологический аспект. Часть II

Болезнь Альцгеймера. Молекулярно-биологический аспект. Часть I

Болезнь Альцгеймера. От описания симптомов - к молекулярным механизмам.

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 5

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 3

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 2

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 1

«Страшная» еда

Эглин

Почему философия не удовлетворяет биолога?

Инвестиционная привлекательность Российского рынка биоинформатики и биотехнологий

Геносистематика - что это такое.

Эндотоксины Bacillus thuringiensis

Диабет. (часть II)

Вешенка и человек

Диабет. (часть I)

Почему ограничены размеры бактериальной колонии?

Функциональная роль остеопонтина в развитии и реконструкции костной ткани.

Структура и некоторые свойства белка остеопонтина.

Проблемы инвестирования в биотехнологические разработки для сельского хозяйства.

Роль метилирования ДНК в канцерогенезе.

Жизнь и смерть овечки Долли

Дню борьбы с проказой посвящается...

Бактерии, приносящие миллиард.

Дню борьбы со СПИДом - достойные проводы!

Современная лаборатория молекулярной биологии.

Интервью с вампирчиком.


Наши статьи

С-пептид. Часть I.

Введение.

В предыдущих статьях этой серии были подробно рассмотрены причины возникновения сахарного диабета и изменения метаболизма, сопровождающие это заболевание (Диабет. Части I и II). Затем были рассмотрены биологические и физико-химические свойства инсулина, его биосинтез в организме человека и методы получения этого гормона (Инсулин. Части I и II). Как уже говорилось выше, ряд методов производства инсулина основан на получении данного гормона в виде предшественника (проинсулина) с последующим ферментативным расщеплением до инсулина и С-пептида. В настоящее время для С-пептида показано наличие биологической активности, что позволяет использовать его не только для диагностики диабетического статуса пациента, но и в терапевтических целях наряду с инсулином. В статье, посвященной строению инсулина, было подробно рассмотрено строение проинсулина человека, который представляет собой единую полипептидную цепь (86 аминокислотных остатков). В молекуле проинсулина присутствует специфическая последовательность, так называемый связывающий пептид (С-пептид от английского connecting - связывающий), играющий важную роль при фолдинге молекулы проинсулина. С-пептид расположен между карбоксильным концом В-цепи и аминоконцом А-цепи будущего инсулина. Длина проинсулинов у различных видов колеблется от 78 до 86 аминокислотных остатков, причем эти различия обусловлены только длиной С-пептида. В данной статье, предлагаемой Вашему вниманию, будут рассмотрены вопросы, касающиеся биосинтеза С-пептида и применение последнего в диагностике диабетического статуса пациента.

Предшественники полипептидов, родственных инсулину.

Структурная организация молекулы прогормона неспецифична для предшественника инсулина. Предшественники близкородственных инсулину полипептидных гормонов (релаксина и инсулинподобных факторов роста) имеют такую же структурную организацию. У всех этих гормонов последовательности А- и В-цепей в молекуле предшественника имеют на карбоксильных и N- концах высоко гомологичные участки, соединяющиеся между собой связывающим пептидом. В полипептидных предшественниках инсулина и релаксина по обе стороны от связывающего пептида расположены по две основные аминокислоты (сайты узнавания эндопротеолитических ферментов), соединяющие его с А- и В-цепями. После правильного образования дисульфидных связей между цепями связывающий пептид вырезается в результате эндопротеолиза, и молекула превращается в пептидный гормон состоящий из двух (А- и В-) цепей. Инсулинподобные факторы роста (ИФР-1 и ИФР-2) представляют собой одно-цепочечные полипептиды (70 и 67 аминокислотных остатков, соответственно), которые, будучи высокогомологичными инсулину (около 50 % аминокислотных остатков в каждом из них идентичны таковым в инсулине) и релаксину по своей первичной структуре, тем не менее, имеют одно существенное отличие. В молекуле их предшественника отсутствуют участки, по которым происходит отщепление связывающего пептида, и поэтому активные формы ИФР-1 и ИФР-2 сохраняют структуру единой полипептидной цепи.

Биосинтез С-пептида

Проинсулин синтезируется на рибосомах шероховатого эндоплазматического ретикулума b-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы в виде предшественника - препроинсулина (молекулярная масса 11500 Da). Затем в цистернах этой органеллы происходит ферментативное отщепление лидерной последовательности (пре-сегмента), состоящей из 23 аминокислотных остатков, образование дисульфидных связей (две межцепьевых связи А77 и А2019, а также одна внутренняя А611) и фолдинг молекулы. В результате образуется молекула проинсулина (молекулярная масса 9000 Da), конформация которой обеспечивает правильное образование дисульфидных мостиков. После этого молекула проинсулина переносится в аппарат Гольджи, где начинается протеолиз и упаковка в секреторные гранулы. Ферментативные превращения проинсулина начинаются с протеиназы, обладающей эндопротеолитической (трипсиноподобной) активностью - ферментом, узнающим катионные пары (Arg31-Arg32 на аминоконце С-пептида и Lys64-Arg65 на карбокильном конце С-пептида) и расщепляющем полипептид путем гидролиза пептидных связей после этих двух аминокислотных остатков. В результате ферментативной реакции протеолиза проинсулина образуются инсулин, на карбоксильном конце В-цепи которого находится два дополнительных аминокислотных остатка (катионная пара Arg31-Arg32) и С-пептид, на карбоксильном конце которого находятся аминокислотные остатки, соответствующие катионной паре Lys64-Arg65. Затем продукты первой ферментативной реакции подвергаются воздействию экзопротеолитического (подобного карбоксипептидазе В) фермента, в результате чего происходит образование активной формы гормона (инсулина) и С-пептида, от которых отщепляются соответствующие катионные пары. Созревание секреторных гранул (рассмотренный выше каскад протеолитических реакций) продолжается по мере продвижения по цитоплазме в направлении плазматической мембраны. При соответствующей стимуляции зрелые гранулы сливаются с плазматической мембраной, секретируя свое содержимое путем экзоцитоза во внеклеточную жидкость, откуда продукты протеолиза проинсулина попадают в печеночную вену. Нормальные b-клетки секретируют, помимо инсулина, эквимолярное количество С-пептида и, по данным, опубликованным от 2 до 3 процентов проинсулина и его производных (продуктов неполного протеолиза проинсулина). До попадания в периферическую кровеносную систему, инсулин и С-пептид попадают в печень, где деградирует 50 % инсулина, в то время как С-пептид не подвергается никаким воздействиям.

Предположение, что С-пептид не деградирует в печени основано на косвенных данных, полученных in vitro при добавлении свиного С-пептида в изолированную перфузионную систему печени крысы. В основном С-пептид деградирует в почках. Одновременное измерение концентраций циркулирующих инсулина и С-пептида в кровотоке наиболее точно отражает уровень секреции инсулина.

Применение С-пептида при диагностике диабетического статуса

Определение уровня секреции инсулина.

Как уже упоминалось выше, нормальные b-клетки секретируют, помимо инсулина, эквимолярное количество С-пептида и от 2 до 3 процентов проинсулина и его производных (продуктов неполного протеолиза проинсулина). До последнего времени, соотношение между С-пептидом, инсулином и проинсулином в кровотоке у людей, не страдающих диабетом, по целому ряду причин, точно не определялось (нет статистических данных). В настоящий момент, существуют методики определения С-пептида и проинсулина в кровотоке. Подобные измерения возможны только при отсутствии в крови антител на инсулин. Однако, у многих пациентов (страдающих инсулин зависимым сахарным диабетом), принимающих инсулин, в кровотоке есть антитела на инсулин, присутствие которых обусловлено приемом экзогенного инсулина. Эти антитела связывают эндогенный инсулин также хорошо, как и экзогенный, кроме того, происходит связывание и других молекул (проинсулин и продукты его неполного протеолиза), что делает необходимой экстракцию сыворотки при низких рН до анализа.

Таким образом, актуальными для исследований представлялись две задачи:

1. определение соотношения в кровотоке иммунореактивного инсулина, С-пептида и проинсулина в норме (у здоровых людей) посредством высокочувствительного и высокоселективного радиоиммунного анализа этих трех полипептидов

2. Определение тотальных концентраций иммунореактивного инсулина, С-пептида и проинсулина у пациентов, длительное время, принимающих экзогенный инсулин. Определение общего уровня иммунореактивного инсулина осложняется присутствием проинсулина в исследуемых пробах.

Исследования показали, что в норме концентрация С-пептида значительно выше, чем инсулина. В литературе приведены данные времени жизни эндогенного С-пептида - 20 минут, а иммунореактивного инсулина - от 4 до 10 минут (по различным источникам) и проинсулина - 17.2 минуты. Таким образом, наиболее точную картину о функционировании b-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы представляет измерение уровней С-пептида и проинсулина.

Проблемы диагностики

Больным инсулин зависимым сахарным диабетом для корректировки количества вводимого экзогенного инсулина достаточно важно измерение остаточной активности b-клеток островков Лангерганса. В отличие от инсулина С-пептид не деградирует в печени и поэтому измерение концентрации С-пептида в кровотоке является надежным показателем синтеза инсулина.Однако при измерении уровня С-пептида, необходимо учитывать присутствие в сыворотке проинсулина, в составе которого есть С-пептид.

Кроме этого, необходимо принимать во внимание изменения метаболизма гормонов при различных заболеваниях. Так, например, у больных циррозом печени наблюдается снижение степени деградации инсулина, что приводит к развитию гиперинсулинемии. Авторы обследовали группу пациентов, с нарушениями функций печени (цирроз) и контрольную группу. Было показано, что соотношение С-пептид/инсулин в обследуемой группе ниже (4.0±0.5), чем в контрольной группе (7.0±1.1). Концентрация С-пептида в кровотоке в обеих группах была одинаковой, что говорит о нормальной секреции инсулина b-клетками поджелудочной железы. Печень является основным контролирующим органом метаболизма углеводов, липидов и белков, а также основным местом действия и деградации многих гормонов. Поэтому неудивительно, что заболевания печени ассоциированы с нарушением метаболизма и изменениями концентраций гормонов, циркулирующих в кровотоке. Точно установлено, что при циррозе печени снижение толерантности к глюкозе (вводимой орально и внутривенно) ассоциировано с абсолютным или относительным повышением концентрации инсулина. Базовый уровень инсулина возрастает, что является преувеличенным ответом на вводимую глюкозу. Похожее увеличение было показано, хотя и менее явно, при несостоятельности печени и остром вирусном гепатите. Исключением является активный вирусный гепатит, при котором натощак наблюдается средняя гипергликемия и непереносимость глюкозы, а при внутривенно вводимой глюкозе отмечается снижение инсулинового ответа. Похожие явления были обнаружены и для средней формы сахарного диабета. После кортикостероидной терапии уровень инсулина приходил в норму. Эти явления могут быть связаны с повреждениями поджелудочной железы, возможно иммунологического происхождения, приводящие к гипоинсулинемии (которая, как правило, является одной из форм заболеваний печени) и средней форме сахарного диабета.

В заключение хотелось бы отметить, что на настоящий момент созданы все предпосылки не только для изучения биологической роли С-пептида, для которого показано наличие биологической активности, но и для создания диагностикумов для определения диабетического статуса пациента, основанных на использовании радиоактивно меченного С-пептида и моноклональных антител на С-пептид, не дающих перекрестную реакцию с инсулином. В следующих статьях этой серии будут рассмотрены биологические свойства и роль С-пептида, а также методы его получения.


Список цитируемой литературы:

1. "C-peptide metabolism and the liver." Kuhl C, Faber OK, Hornnes P, Jensen SL. // Diabetes 1978;27 Suppl 1:197-200
2. "Insulin, C-peptide and proinsulin in nondiabetics and insulin-treated diabetics". Heding LG. // Diabetes 1978;27 Suppl 1:178-183
3. "Kinetics of human C-peptide in man." Faber OK, Kehlet H, Madsbad S, Binder C. // Diabetes 1978;27 Suppl 1:207-9
4. "C-peptide and insulin in liver disease." Johnston DG, Alberti KGMM, Wright R, Smith-Laing G, Stewart AM, Sherlock S, Faber O, Binder C. // Diabetes 1978;27 Suppl 1:201-206
5. "Биохимия человека" Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. // Изд. "Мир", Москва, 1993.



Rusbiotech™
Copyright © 2000-2003 Rusbiotech
designed by Интерруссофт © 2003





   Яндекс цитирования    ЧИСТЫЙ ИНТЕРНЕТ - www.logoSlovo.RU   TopList