Патологічна фізіологія / Оториноларингологія / Організація системи охорони здоров'я / Онкологія / Неврологія і нейрохірургія / Спадкові, генні хвороби / Шкірні та венеричні хвороби / Історія медицини / Інфекційні захворювання / Імунологія та алергологія / Гематологія / Валеологія / Інтенсивна терапія, анестезіологія та реанімація, перша допомога / Гігієна і санепідконтроль / Кардіологія / Ветеринарія / Вірусологія / Внутрішні хвороби / Акушерство і гінекологія
ГоловнаМедицинаНеврологія і нейрохірургія
« Попередня Наступна »
Азімов Айзек. Людський мозок. Від аксона до нейрона, 2003 - перейти до змісту підручника

СТРУКТУРА ІНСУЛІНУ

Дуже легко спостерігати, як інсулін знижує рівень глюкози в крові. Сам же цей рівень досягається в результаті складного переплетення безлічі біохімічних реакцій. Яким чином інсулін так діє на ці реакції, що відбувається зниження концентрації цукру в крові? Чи діє він тільки на одну реакцію, на кілька або на всі відразу?

У пошуках відповіді на це питання біохіміки в першу чергу запідозрили одну реакцію, каталізується ферментом, званим гексокіназою. Ця підозра стало результатом робіт, виконаних подружжям-американцями чеського походження, Карлом Фердинандом Корі і Герті Терезою Корі, яким вдалося з'ясувати деякі деталі різних реакцій, залучених до розщеплення глюкози. За ці роботи подружжя Корі отримали в 1947 році Нобелівську премію з медицини та фізіології. Подружжя Корі з'ясували, що в звичайних умовах гексокіназну реакція пригнічена, і це придушення знімається під дією інсуліну. Вони змогли показати, яким чином одна ця реакція відповідає за зниження концентрації глюкози в крові.

Представляється, однак, що це було б занадто простим поясненням. Метаболічні розлади при діабеті носять досить різноманітний характер. Хоча можливо, звичайно, пояснити все це різноманіття порушенням протікання однієї єдиної реакції (теж включеної в мережу метаболічних перетворень), вивівши всі пов'язані з діабетом розлади здоров'я з однієї гексокіназну реакції, але це вимагає таких складних міркувань видно, що довіра до них зменшується в міру зростання їх складності. Останні дослідження дозволяють припустити, що інсулін робить свою дію безпосередньо на клітинні мембрани. Швидкість, з якою клітина поглинає глюкозу, почасти залежить і від різниці концентрацій глюкози всередині і поза клітини, а також від природи клітинних мембран, через які має пройти глюкоза.

Давайте для наочності вдамося до аналогії. Уявіть собі будинок. З вулиці в нього входять люди. Почасти кількість увійшли в будинок людей буде залежати від числа людей, що прагнуть до нього потрапити. Крім того, цей потік залежить від ширини вхідних дверей або від кількості відкритих дверей. Коли натовп людей, спраглих потрапити всередину, досягне певного критичного рівня, кількість тих, хто потрапляє в будинок за одну секунду, стане постійним, незалежно від розмірів натовпу. Однак якщо воротар швидко відкриє ще двоє дверей, то потік збільшиться в три рази.

Інсулін по відношенню до мембран м'язових клітин поводиться як воротар, підвищуючи проникність мембран для глюкози. (Тобто він як би відкриває для неї додаткові двері.) Ми зупинилися на тому, що під час їжі в кров надходить велика кількість глюкози, що призводить до підвищення секреції інсуліну в підшлунковій залозі. Як наслідок, відкриваються «мембранні двері», і концентрація глюкози в крові стрімко падає, так як вона швидко йде в клітини, де або утилізується, або запасається. При діабеті глюкоза щосили стукає у двері мембран, але вони виявляються здебільшого замкненими. Глюкоза не може увійти в клітини і, отже, накопичується в крові. Очевидно, що будь-який чинник, який дозволить глюкози увійти в клітини, зможе частково замінити собою бракуючий інсулін. Один з таких факторів - фізичне навантаження, тому лікарі, як правило, рекомендують діабетикам регулярно займатися фізичними вправами.

Але в цьому випадку неминуче виникає питання: що особливого робить інсулін в клітці, від чого підвищується проникність її мембрани для глюкози? Біохіміки витратили багато зусиль для розшифровки будови молекули інсуліну саме в надії (почасти, правда, з елементарної цікавості) зрозуміти механізм його дії.

Молекула інсуліну являє собою поліпептид, подібний до молекул шлунково-кишкових гормонів, але складніший. Наприклад, молекула секретину складається з 36 амінокислотних залишків, а молекула інсуліну - з 50. Оскільки, однак, структура секретину досі точно не встановлена, резонно припустити, що точну будову молекули інсуліну теж поки не відомо. Але треба врахувати, що прагнення вирішити проблему в разі інсуліну, брак якого лежить в основі самої серйозної метаболічної хвороби, набагато перевищує прагнення встановити структуру гастроінтестинальних гормонів, які не мають такого клінічного значення. Крім того, інсулін доступний для біохімічних досліджень в набагато більших кількостях.

Наприкінці 40-х років було встановлено, що молекулярна вага інсуліну трохи менше 6000. (Молекули інсуліну мають схильність об'єднуватися в групи, тому в деяких ранніх повідомленнях вказувалося, що його молекулярна вага дорівнює 12 і навіть 36 тисячам дальтон.) Далі, було встановлено, що молекули інсуліну складаються з двох амінокислотних ланцюгів, з'єднаних між собою цістшювимі містками. Коли ланцюга були розділені, з'ясувалося, що одна з них (ланцюг А) складається з 21, а інша (ланцюг В) з 30 амінокислотних залишків.

Поліпептидні ланцюга були легко розщеплені на індивідуальні амінокислоти, і біохіміки встановили, з яких саме амінокислот складається кожна з ланцюгів. (Визначення амінокислотного складу було виконано методом, який називається паперової хроматографією. Метод був винайдений в 1944 році і справив справжню революцію в біохімії. Якщо вас цікавлять подробиці цього методу, то ви можете знайти їх в розділі «Перемога на папері» моєї книги «Всього трильйон », що вийшла в 1957 році.) Але, як я вже помітив у попередньому розділі, знання амінокислотного складу - це лише перший крок. Треба також знати послідовність, в якій розташовані в ланцюзі білка амінокислотні залишки. Двадцять одну амінокислоту в ланцюзі А інсуліну можна розташувати 2 800 000 000 000 000 способами. Для 30 амінокислотних залишків ланцюга. У це число ще більше і одно приблизно 510 000 000 000 000 000 000 000 000.

Проблему визначення точної послідовності амінокислот в бичачому інсуліні взялася вирішувати група біохіміків під керівництвом британського вченого Фредеріка Сенджер. Для цього використовували метод розщеплення ланцюгів на дрібні фрагменти під дією кислот або специфічних ферментів. Отримані фрагменти були амінокислотами, а являли собою короткі ланцюга з двох, трьох або чотирьох амінокислотних залишків .. Ці фрагменти були виділені, і вчені визначили в них точну послідовність амінокислот.

(Дві амінокислоти можуть бути розташовані двома способами - А-В або В-А. Три амінокислоти можуть бути розташовані шістьма способами - А-В-С, А-С-В, В-С- А, В-А-С, С-А-В і С-В-А. Навіть чотири амінокислоти можна розташувати всього лише двадцятьма чотирма способами. Можна проаналізувати всі можливі послідовності в малих фрагментах і вибрати правильний, що не зіткнувшись з непереборними труднощами. За принаймні, набагато легше мати справу з двома можливостями з пари десятків, ніж з двома з пари квінтильйонів можливих варіантів.)

Коли, таким чином, були оброблені всі малі фрагменти, настав час зібрати їх воєдино. Припустимо, що ланцюг А має у своєму складі якусь амінокислоту, яку ми позначимо q, в однині. Припустимо далі, що нам вдалося виділити дві короткі ланцюжки по три амінокислоти в кожному - rsq і qpo. Оскільки в ланцюзі амінокислота q присутній тільки в одному екземплярі, то у вихідній молекулі має бути присутня послідовність з п'яти амінокислотних залишків rsqpo. Тоді, залежно від місця розщеплення вихідної ланцюга, справді вийде два можливих фрагмента - rsq і qpo.

Для вирішення цієї головоломки Сенджер і його колегам знадобилося вісім років. До 1955 року їм вдалося підігнати один до одного отримані фрагменти і отримати структуру нативной білкової молекули. В історії науки це був перший випадок, коли вченим вдалося повністю визначити структуру природної білкової молекули. У 1958 році Сенджер був удостоєний Нобелівської премії з хімії.

Формула молекули інсуліну в записі символами Бранда виглядає наступним чином:

Бичачий інсулін

На жаль, знання структури молекули ні на йоту не наблизило біохіміків до розуміння механізму дії інсуліну на клітинні мембрани.

Уявлялося можливим підійти до проблеми з іншого кінця і спробувати порівняти структуру інсулінів різних видів тварин. Свинячий інсулін так само ефективний у діабетиків, як і бичачий. Якщо два інсуліну відрізняються своєю будовою, то, мабуть, слід звернути пильну увагу лише па ту ділянку молекули, що забезпечує загальні властивості, звузивши тим самим поле пошуку. Коли був проаналізований свинячий інсулін, з'ясувалося, що він відрізняється від бичачого трьома амінокислотними залишками, виділеними у наведеній формулі курсивом. Ці три амінокислоти, якщо можна так висловитися, затиснуті в кутку між двома цистиновими містками.

У бичачому інсуліні в цьому місці знаходяться ала-нин-серин-валін, а в свинячому - треонін-серин-ізо-лейцин. Склад цього і тільки цієї ділянки варіює у інших видів тварин. У овець в даній ділянці знаходяться аланін-гліцин-валін, у коней - треонін-гліцин-ізолейнін, а у китів - треонін-серин-ізолейцин. У цих трьох видів амінокислота зліва може бути аланином або треонін, в середині - серином або гліцином, і справа - валіном або ізолейцином.

Хоча амінокислотний складу інсуліну безлічі інших видів тварин поки не визначений, представляється малоймовірним, що відмінності виявляться разючими. Більш того, будь-які зміни хімічної структури, крім самих незначних, призводить до втрати біологічної активності молекули інсуліну. Яким би не було дія, що виникає інсуліном на клітинну мембрану, для його здійснення потрібна участь цілої интактной молекули. Це майже все, що можна на сьогоднішній день про це сказати, принаймні поки що.
« Попередня Наступна »
= Перейти до змісту підручника =
Інформація, релевантна " СТРУКТУРА ІНСУЛІНУ "
  1. ПОРУШЕННЯ ЗРОСТАННЯ
    Раймонд Л. Хінтц (Raymond L. Hintz) Нормальний ріст. У дітей зростання швидко змінюється у відносно короткий термін, і лікар повинен знати нормальні стандарти росту і розвитку дитини в залежності від його віку Характер цих динамічних змін може служити об'єктивним показником загального стану здоров'я: невеликі зміни в цьому стані можуть проявлятися насамперед
  2. Б
    + + + Б список сильнодіючих лікарських засобів; група лікарських засобів, при призначенні, застосуванні і зберіганні яких слід дотримуватися обережності. До списку Б належать ліки, що містять алкалоїди та їх солі, снодійні, анестезуючі, жарознижуючі та серцеві засоби, сульфаніламіди, препарати статевих гормонів, лікарську сировину галенових і новогаленові препарати і
  3. хронічні гепатити
    У всьому світі захворювання печінки займають істотне місце серед причин непрацездатності та смертності населення. З кожним роком спостерігається зростання захворюваності гострими і хронічними гепатитами, які все, частіше трансформуються в цирози печінки. Термін «хронічний гепатит» об'єднує, рбшірний коло захворювання печінки різної етіології, які відрізняються за клінічним перебігом
  4. цироз печінки
    Вперше термін цирози печінки був запропонований Т. Н. Laenec (1819), який застосував його в своїй класичній монографії, що містить опис патологічної картини і деяких клінічних особливостей хвороби. Відповідно до визначення ВООЗ (1978), під цирозом печінки слід розуміти дифузний процес, що характеризується фіброзом і перебудовою нормальної архітектоніки печінки, що приводить до
  5. Виразкова хвороба шлунка та дванадцятипалої кишки
    З тих пір, як близько 200 років тому Крювелье привернув увагу лікарів до виразки шлунка, інтерес до цього захворювання прогресивно зростає. Приблизно те ж відноситься до докладно описаної набагато пізніше (Moynihan, 1913) виразкової хвороби дванадцятипалої кишки. Під виразковою хворобою в даний час розуміють загальне, хронічне, рецидивуюче, циклічно протікає захворювання, при якому
  6. плацентарної недостатності гіпоксія плоду І асфіксія немовляти
    ХРОНІЧНА фетоплацентарної недостатності Фетоплацентарна недостатність ( ФПН) складає в структурі причин перинатальної смертності більше 20%. Багаторічні спостереження багатьох авторів за розвитком дітей, народжених матерями з діагностованою ФПН, дозволили прийти до висновку, що вказана патологія зумовлює не тільки різке збільшення перинатальної смертності, а й численні
  7. Надання невідкладної допомоги в умовах поліклініки
    В умовах дитячої поліклініки найбільш часто зустрічаються такі види невідкладних станів: непритомність, колапс, анафілактичний шок, судомний синдром, напад бронхіальної астми, кропив'янка, набряк Квінке, гипертермический синдром. Різні отруєння, тепловий і сонячний удар зустрічаються вкрай рідко. НЕПРИТОМНІСТЬ Непритомність - раптово виникає короткочасна втрата свідомості з
  8. 35. ІНСТРУМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ Дослідження дуоденального вмісту
    Дослідження вмісту дванадцятипалої кишки проводять з метою вивчення складу жовчі для виявлення ураження жовчних шляхів і жовчного міхура, а так само для судження про роботу підшлункової залози. спленопортографія - контрастування селезінкової та ворітної вени з її всередині печінковим та розгалуженнями з подальшою серійної рентгенографией. Для дослідження артеріальної системи печінки
  9.  ЛІКУВАЛЬНІ ПРИЗНАЧЕННЯ ПРИ ГІНЕКОЛОГІЧНОЇ ПАТОЛОГІЇ
      Запальні захворювання геніталій Клінічними критеріями діагностики запальних захворювань нижнього відділу геніталій - вульвита, кольпіту, вагінозу, ендоцервіцитів, кондилом, абсцесу великої залози передодня піхви (бартолінової залози) є скарги хворих на болі, білі, свербіж, відчуття печіння в статевих органах. Симптоми інтоксикації відсутні (за винятком абсцесу
  10.  Вплив ендокринних захворювань на функціонування репродуктивної системи
      Вище підкреслювалося, що репродуктивна система, будучи самостійною фізіологічної одиницею з усіма особливостями структури і властивостей, в той же час - лише частина організму. Вона знаходиться у визначених відносинах з іншими системами організму, відчуває їх вплив. Понад те, сама репродуктивна система становить один із специфічних ендокринних елементів організму. Згідно
© medbib.in.ua - Медична Бібліотека