Инсулин

Строение молекулы

По химической природе инсулин является полипептидом. Зрелая молекула активного гормона состоит из двух полипептидных цепей:

• Цепь А: включает 21 аминокислотный остаток.
• Цепь В: состоит из 30 аминокислотных остатков.

Пространственная структура гормона стабилизируется тремя дисульфидными мостиками. Два из них являются межцепочечными (они прочно соединяют цепь А с цепью В). Третий мостик — внутрицепочечный, он формирует петлю внутри самой цепи А.

Этапы биосинтеза и секреции

Образование инсулина — это сложный многоступенчатый процесс, протекающий в $\beta$-клетках поджелудочной железы:

1. Трансляция и образование препроинсулина. Синтез полипептидной цепи начинается на полирибосомах, прикрепленных к шероховатому эндоплазматическому ретикулуму (ЭПР). На этом этапе образуется неактивный предшественник с сигнальным пептидом.
2. Формирование проинсулина. В просвете ЭПР сигнальный пептид отщепляется, и молекула сворачивается с образованием дисульфидных мостиков. Получается проинсулин.
3. Процессинг в аппарате Гольджи. Проинсулин транспортируется в аппарат Гольджи. Там под действием специфических протеаз происходит вырезание соединительного участка — С-пептида.
4. Упаковка. Зрелый инсулин (цепи А и В) и С-пептид упаковываются в секреторные гранулы.
5. Экзоцитоз. При стимуляции содержимое гранул высвобождается во внеклеточное пространство.

Регуляция выработки и метаболизм

Главным стимулом для секреции инсулина является повышение концентрации глюкозы в крови (гипергликемия). Дополнительными стимуляторами выступают аминокислоты (особенно аргинин и лизин), жирные кислоты и кетоновые тела. Подавляют выработку гормона адреналин, соматостатин и некоторые пептиды желудочно-кишечного тракта.

После выполнения своей функции гормон быстро деградирует. Его период полураспада составляет всего 3–10 минут. Расщепление катализирует фермент инсулиназа, который локализуется преимущественно в печени и в меньшей степени в почках.

Механизм действия и влияние на метаболизм

Сигнал от инсулина передается через специфический тирозинкиназный рецептор на мембране клеток-мишеней (печень, мышцы, жировая ткань). Связывание гормона вызывает фосфорилирование внутриклеточных белков-субстратов (IRS), что запускает каскады PI3K/Akt и MAPK.

В результате в тканях активируется анаболизм:

• Увеличивается транспорт глюкозы внутрь клеток за счет перемещения транспортеров GLUT4 к мембране.
• Стимулируется гликолиз и синтез гликогена.
• Усиливается липогенез (образование жиров) и синтез белка.

Клиническое значение С-пептида

С-пептид секретируется в кровоток в строгом эквимолярном соотношении с инсулином (1:1). Однако его период полужизни значительно дольше — около 30 минут.

В лабораторной диагностике уровень С-пептида используют для оценки собственной (эндогенной) секреции инсулина поджелудочной железой. Это особенно важно, если пациент уже получает инъекции экзогенного инсулина (аптечные препараты С-пептида не содержат, поэтому анализ покажет только то, что выработал сам организм).

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Сравнительная характеристика контринсулярных гормонов (глюкагон, кортизол, адреналин, СТГ, йодтиронины)
• Внутриклеточные каскады передачи сигнала: пути PI3K/Akt и MAPK
• Генетические дефекты биосинтеза инсулина
• Механизмы истощения $\beta$-клеток при длительной гипергликемии (СД 2 типа)

Другие темы раздела «Строение, свойства и функции белков»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.