胰岛素的促生长作用

除了经典的代谢调节作用之外 ,胰岛素还具有重要的促生长作用 :在体外胰岛素能够刺激众多细胞的增殖与分化 ,一些实验证明胰岛素在体内可能也是一种重要的生长调节因子 .胰岛素的促生长作用通过细胞表面的胰岛素受体介导 ,但在较高的胰岛素浓度下也可以通过类胰岛素生长因子Ⅰ(IGF Ⅰ )受体进行 ,在不同细胞体系中可能会有所不同 .受体后的信号转导经过了一系列磷酸化和去磷酸化等途径 ,其中有胰岛素受体底物 1 (IRS 1 )、Shc蛋白、Ras蛋白以及磷酸肌醇 3激酶 (PI3 K)等的参与 .在胰岛素的分子表面很可能存在一些区域或位点 ,对其促生长作用有着更大的贡献 。

胰岛素蛋白质工程：高活性［B10Asp］人胰岛素

用基因定位突变方法将胰岛素Ｂ链第１０位的Ｈｉｓ变为Ａｓｐ，获得高活力胰岛素──［Ｂ１０Ａｓｐ］人胰岛素。其受体结合能力和离体生物活力分别为猪胰岛素的２６２％和２３５％；体内生物活力也明显高于猪胰岛素；它的促细胞生长能力为猪胰岛素的１７４％。

3个六肽的胰岛素受体结合和体内生物活性

为了研究胰岛素受体结合部位的结构和功能，设计并用固相方法合成了３个六肽．在浓度大于１×１０３ｎｍｏｌ／Ｌ时，ｃｙｃｌｏ（Ｐｈｅ－Ｐｈｅ－Ｖａｌ－Ｌｅｕ－Ｔｙｒ－Ｇｌｙ）具有明显的胰岛素受体结合活力；Ｈ－Ｐｈｅ－Ｐｈｅ－Ｖａｌ－Ｌｅｕ－Ｔｙｒ－Ｇｌｙ－ＯＨ的这一活力则不明显；而Ｈ－Ｇｌｙ－Ｇｌｕ－Ａｒｇ－Ｇｌｙ－Ｐｈｅ－Ｐｈｅ－ＯＨ则增强胰岛素和其受体的亲和性．然而，它们都没有体内生物活性．这表明：环六肽部分模拟了胰岛素受体结合部位的空间构象；胰岛素受体结合部位的疏水性和其中的Ｂ２３Ｇｌｙ－Ｂ２４Ｐｈｅ－Ｂ２５Ｐｈｅ对胰岛素和其受体的结合起重要作用．

胰岛素分子与其受体结合的可能机制

以最小二乘叠合技术和图象显示技术对DPI、二锌胰岛素及其他一些衍生物结构进行了深入的比较和分析,确认与受体分子的结合相互作用是发生在胰岛素分子的一个两性表面上,其中部是由许多疏水残基构成的面积约150~2的疏水表面,而一些极性基团在其周围构成亲水带区。疏水表面通常被运动性很大的B链羧端肽段所覆盖,不受极性溶剂分子的干扰。两性表面在方位上与分子在二体中的缔合面构成约20°的夹角。Al-L-Trp胰岛素及Al-D-Trp胰岛素结构详细的比较结果,既很好地解释了两者在生物活性上的显著差异,又进一步确认了我们所提出的胰岛素分子与其受体结合的作用模型。

2.1分辨率A1-(L-色氨酸)胰岛素晶体结构研究

本文对A1修饰色氨酸胰岛素进行了晶体学的深入研究。晶体的空间群为R3,晶胞参数:a_H=80.3,c_H=37.5。应用立体化学制约最小二乘法并结合差值Fourier图人工分析对2.1的结构模型进行了多次调整和精化,最终偏离因子R=O.195。独立区两个A1-(L-色氨酸)胰岛素分子A链N端的A1色氨酸残基在电子密度图上表现十分清晰,其中分子ⅠA1色氨酸残基侧链具有两种构象。本文从结构角度推断三方四锌胰岛素分子Ⅱ的结构是一种低活性构象存在于六聚体内。此外,对有关胰岛素结构与功能的一些问题进行了讨论。

巯基—二硫键交换在胰岛素与其受体结合中的作用

本文报道DTT还原,DTNB氧化以及NEM修饰对小鼠肝膜巯基含量和与胰岛素受体特异结合的影响。DTT还原导致膜巯基含量和与胰岛素特异结合平行增加,Scatchard分析表明胰岛素结合位点的数目仅有微小变化,但结合常数增高到原来的二倍。用含有DTT的缓冲液洗涤已饱和结合了胰岛素的膜比用不含DTT的缓冲液,导致结合在膜上的胰岛素解离下来的量明显升高,说明有一部分胰岛素与其受体的结合是通过巯基—二硫键交换反应形成共价的二硫键。加入DTT使这种“二硫键联接”的胰岛素也从受体上解离下来。DTNB或NEM对膜与胰岛素的特异结合几乎没有影响,但对已被DTT还原的膜似有逆转DTT还原的效应,推测,鼠肝膜胰岛素受体上可与胰岛素发生共价结合的巯基中,有一部分是不能与DTNB发生反应的,DTT处理膜使胰岛素受体产生更多的巯基而使胰岛素特异性结合,特别是使通过共价二硫键的结合增加。