S-磺酸型胰岛素A链的二体

用凝胶过滤法测定胰岛素A链的分子量,发现当用过量的亚硫酸钠和四硫硫酸钠将胰岛素拆开成S-磺酸型A及B链时,A链以单体和二体两种形式存在。一旦除去亚硫酸钠和四硫硫酸钠,冷冻干燥后,A链单体大部分转变成二体。将A链样品长期放置,还会有四体、六体的聚合物出现。将回收的A链二体透析冻干后,再用四硫硫酸钠及亚硫酸钠处理,A链二体能拆开成单体,说明A链单体间以硫硫键相连成二体。     

胰岛素A与B链在浓脲溶液中的变化

胰岛素硫-硫键可以用过量的亚硫酸钠与四硫硫酸钠作用而拆开成为S-磺酸型A与B链(以下简称A与B链)。Bailey等在8M脲溶液中用此法拆开蛋白质的硫-硫键,在我们以前的工作中也采用了类似条件。但是脲溶液在浓度较大、温度较高的时候会     

从胰岛素A及B链重合成胰岛素

(1)用亚硫酸盐及四硫硫酸盐将胰岛素的硫-硫键拆成S-磺酸基后,再经过离子交换或板型电泳分离,可以得到纯的A及B链。(2)用小白鼠惊厥法检查,S-磺酸型A及B链都不具有生物活力。用过量巯基乙酸将纯的A或B链的S-磺酸基还原为巯基,然后分别将还原型的A或B链溶液(pH 8.5)单独在空气中氧化也不产生活力。但将还原型A及B链混合,在同样条件下氧化时,可以获得有活力的产物。活力一般恢复到原活力的5-10%左右。(3)用还原型的A或B链分别与S-磺酸型的B或A链共同保温都可以得到有活力的产物。(4)将恢复活力的重氧化产物进行提纯的结果得到比活力为每毫克18.4国际单位的结晶。这样所获得的晶体其结晶形状、降血糖性质、电泳性质以及在三种溶剂系统中的比移都和结晶胰岛素相同。(5)以上晶体和结晶胰岛素的胃蛋白酶酶解图谱也基本上相同。     

从胰岛素A及B链重合成胰岛素 Ⅳ.有关重合成的一些条件

利用二者溶解度的不同可以将无脲条件下拆开的胰岛素初分而得到较纯的S-磺酸型A及B链,再在中性pH用纤维素板电泳可以制得纯的S-磺酸型A链。将经过分离提纯的A及B链按不同比例重新混合还原重氧化结果表明活力恢复程度与A与B链的比例有关,A比B过量对活力恢复有利,A:B=1.5:1时活力恢复最高,可达天然胰岛素的50%左右。本文还对从S-磺酸型A及B链重合成胰岛素最有利的还原及重氧化条件进行了探讨,除其他条件外重氧化的最适pH为10.6。B链单独存在时其还原及重氧化速度均明显地较A链的相应速度为低,但二者共同存在时的还原及重氧化速度却与A链单独存在时相同,表明在溶液中自由A及B链间存在着对恢复活力有重要影响的相互作用,可能是通过次级链作用的相互作用。     

用NMR法分析胰岛素的新型活性结构

美国哈佛大学医学部Q.X.Hua小组用核磁共振法(NMR)测定人胰岛素及其衍生物在溶液中的结构,并发现胰岛素并非是目前由x线结晶分析确定的结构(闭锁型,结合于受体),而是由非闭锁型起作用。Hua等推测:天然型结合于受体时在某种作用下变化成非闭锁型,受体结合部位为A链的N末端的2个疏水基。目前,x线结晶分析不能观察这种非闭锁型的结构。胰岛素的结构含21个氨基酸残基的A链和30个残基的B链,由2个二硫链搭接而成。被Hua称为闭锁     

用改进的寡核苷酸诱导突变法改造人胰岛素前体基因

我们用改进了的寡聚核苷酸诱导突变法,将两个单一限制性内切酶位点引入人胰岛素前体B链与C链连接处附近,及C链与A铁连接处附近。用含U模板法将B链第30个残基密码子ACC改成ACG,从而引入MluⅠ位点。用修改了的缺口双链DNA突变法,将A链第4个残基密码于GAG改成CTG,引入了一个PstⅠ位点。突变效率的为17％-36％。这个突变体在人胰岛素前体结构及蛋白质折叠的研究中,将有利于更换不同的C-肽。     

胰岛素作用原理的研究——Ⅰ.胰岛素及其类似物与其受体的相互作用

研究了一些胰岛素B链羧端肽段改变了的类似物与肝细胞及脂肪细胞的受体蛋白结合性质。这些结果说明,去B链羧端五肽胰岛素与胰岛素有相同的结合能力;去B链羧端六肽胰岛素及B_(23)被D-丙氨酸取代的去B链羧端六肽胰岛素有明显的结合;去B链羧端八肽胰岛素具极微的结合能力;胰岛素A链、促肾上腺皮质素、增血糖素不与胰岛素受体蛋白结合。在此基础上还讨论了B_(24)芳香环参与胰岛素结合部位的可能性,并假设B_(12),B_(16),B_(24),B_(25)疏水平面可能是结合部位的重要内容。而B_(20)～B_(23)U形转折及A_(21)…B_(22)盐键的作用是稳定疏水平面结构。胰岛素与受体的结合类似于胰岛素二体中两个单体的结合。     

1.2A分辨率胰岛素二体中两个分子间的构象差异

以1.2A分辨率的胰岛素精细结构模型为基础,分析并确定了三方二锌猪胰岛素晶体中二体分子的构象差异。构象差异不仅表现于侧链残基,也涉及到主链构象的变化。二体分子的构象差异带来的不对称性也明显地表现在二体分子的氢键体系和结合水的差异。局部微环境的不同是维持二体分子构象差异的稳定因素。文中对有重要差异的残基作了较详细的分析和讨论。     

S-硫甲基型胰岛素A及B链相互作用的200MHz~1H NMR研究

前已报道,S-硫甲基型胰岛素A及B链相混后,α螺旋等有序二级结构含量增加,部分酪氨酸残基由相对亲水的环境逐渐转移到相对疏水的环境,整个过程在1.5～2小时达到稳定,说明在还原型A、B链能重组成有活力的胰岛素的相同条件下,两肽链间确实存在着次级键相互作用。本文报道以200兆赫NMR~1H谱所测S-硫甲基型A及B链的图谱,对其主要谱峰作了初步识别。在pH10.8时,A及B链以克分子比1.5:1相混后,Tyr的(2,6)位及(3,5)位质子峰较之单独链有低场位移,提示Tyr的酚羟基解离减少,Tyr转移至相对疏水的环境;也可能是肽链构象变化,使Tyr受去屏蔽效应所致。在A、B链相混后,每半小时累加的结果表明,不仅Tyr的两个低场峰随时间有低场位移,甲基峰随时间也有连续的低场位移,在1.5小时后达到稳定。此时间过程与前者报道的紫外差光谱、园二色性的观察结果一致,说明构象的调整涉及整个肽链。不同pH下的~1H谱测定显示,在一段pH区间都存在着A、B链间的次级键相互作用。上述结果表明,或许正是这种链间的次级键相互作用,才使A、B链之巯基有可能正确配对,重组成有生物活力的胰岛素分子。     

B27K—去B链C端三肽胰岛素的制备、生物活力与自聚合性质

液相合成五肽Gly Phe Phe Tyr Lys(Boc)Obut,与B链C端去八肽胰岛素酶促缩合得到B2 7K 去B链C端三肽胰岛素(B2 7K DTrI,B2 7K destripeptideinsulin)。用小鼠惊厥法和小鼠降血糖法测得B2 7K DTrI的整体生物活力为标准胰岛素的 80 % ,B2 7K DTrI与人胎盘细胞膜胰岛素受体结合能力为标准胰岛素的 ( 12 5± 13 ) %。用凝胶过滤法证明B2 7K DTrI自聚合性质降低 ,具有与去B链C端五肽胰岛素相同的单体性质。在B2 7K DtrI结构中 ,B2 7T被K取代 ,其优点是在酵母中表达其前体后 ,可以很方便地通过胰蛋白酶水解获得     

从胰岛素A及B链重合成胰岛素 Ⅲ.活力恢复水平的进一步提高

本文进一步改进了从A及B鏈重合成胰島素时的某些条件,如避免使用脲、控制还原温度及时間、改进沉淀还原产物时的pH使还原型A及B鎚的回收更为完全,以及控制重氧化时的温度等,最后胰島素活力恢复水平可以达到原活力的50%左右。同时我們观察了拆开胰島素三个硫硫鍵时其生物活力丧失的过程,初步认为胰島素的必需硫硫鍵数是二个。     

链霉菌降解角蛋白的生化机制研究

对弗氏链霉菌S-221变种降解角蛋白的生化机制进行了初步研究。该菌在角蛋白底物作用下诱导产生角蛋白酶。它是一种复合蛋白酶,含有二硫键还原酶和多肽水解酶等多种酶活性组分。硫酸钠、亚硫酸钠和巯基乙醇对角蛋白酶具有强烈的激活作用,其主要表现作用于角蛋白酶中的二硫键还原酶。亚硫酸钠在0．01mol／L浓度下不仅作用于二硫键还原酶,而且还作用于多肽水解酶。硫代硫酸钠对二硫键还原酶有强烈的抑制作用。角蛋白酶降解羽毛角蛋白首先是角蛋白酶中的二硫键还原酶使角蛋白中二硫键裂解产生变性角蛋白,然后变性角蛋白在多肽水解酶的共同作用下逐步水解成多肽、寡肽和游离氨基酸,使角蛋白彻底降解。在角蛋白降解过程中,角蛋白中的硫也随之转化成巯基化合物,H2S和硫酸盐3种含硫化合物存在于降解产物中。     

A_（8—10）替换的胰岛素类似物的合成及生物活性

本文报道了用Ｆｍｏｃ固相法合成３种胰岛素Ａ链小环（Ａ８－１０）被不同碱性氨基酸取代的Ａ链类似物,并分别与天然胰岛素Ｂ链重组成相应胰岛素类似物;经受体结合,整体活性及抗体结合实验,均表现出相应的活性。从中可以推测出：Ａ链小环区域不是胰岛素表现生物活性的重要部位,而是胰岛素与其抗体结合较重要的区域。     

一种重组抗胰蛋白酶单体人胰岛素突变体的设计、制备和鉴定

用缺口双链DNA的定向突变方法分别将胰岛素前体中B链第 2 2、2 8、2 9和 3 0位改变为Asp、Lys、Pro和Lys,酵母分泌表达的前体经胰蛋白酶直接酶切 ,得到重组 [B2 2Asp、B2 8Lys、B2 9Pro、B3 0Lys]人胰岛素。它与受体的结合能力约为猪胰岛素的 6% ,而体内生物活力保留 5 0 %。通过FPLC分子筛测定其自身结合能力 ,在生理条件下浓度达 10 -4mol/L时它以单体形式存在。作为可抗胰蛋白酶酶解的单体胰岛素类似物 ,它可能具有一定的应用前景     

A8—10替换的胰岛素似物的合成及生物活性

本文报道了用Ｆｍｏｅ固相法合成３种胰岛素Ａ链小环（Ａ８－１０）被不同碱性氨基酸取代的Ａ链类似物,并分别与天然胰岛素Ｂ链重组成相应胰岛素类似物;经受体结合,整体活性及抗体结合实验,均表现出相应的活性。从中可以推测出：Ａ链小环区域不是胰岛素表现生物活性的重要部位,而是胰岛素与其抗体结合较重要的区域。     

反相高效液相层析在胰岛素结构与功能研究中的应用

采用一种简单的“甲醇-水-0.1％三氟醋酸”作为洗脱体系的反相高效液相层析对研究胰岛素结构与功能关系,以及A链和B链相互作用时所用的一些胰岛素衍生物进行了快速、灵敏、准确的分析和鉴定。 胰岛素的S-磺酸型A链和B链只经一次离子交换层析纯化,经鉴定结果表明是均一的。S-硫甲基型A链和B链基本上也是均一的。通过对胰岛素还原产物的分析确定了能保证胰岛素折分完全并对其重组较为有利的还原条件。去B链羧端五肽(B26—30)胰岛素,以及去B链羧端八肽(B23—30)胰岛素能同时与天然胰岛素清楚地分离。一级结构差别极小的猪胰岛素和牛胰岛素也可得到分辨。胰岛素的羧端缩短的B链和A链重组的定量分析表明B链羧端肽段不但对胰岛素分子的生物活力的体现,而且在A链和B链的正确重组中都起着重要的作用。     

胰岛素及其苄基衍生物在钠-氨系统中的还原及活力恢复

(1)应用三种不同的方法制得了胰岛素苄基衍生物。胰岛素如果用钠-氨还原再与氯化苄作用,可以得到不再有完整二硫键存在的充分苄基化的产物。(2)将胰岛素、S-磺酸型A及B链混合物或者胰岛素苄基衍生物,在钠-氨内还原,然后在稀碱溶液中重氧化,都可以使胰岛素活力再生。用胰岛素或S-B磺酸型A及B链混合物时,经过此处理则活力可以恢复5—10%。用胰岛素苄基衍生物时则一般活力恢复1—2%。(3)从充分苄基化了的胰岛素衍生物能恢复活力这一事实说明可以通过人工合成的A和B链最后合成胰岛素。(4)观察了A和B键混合物巯基氧化和活力再生的过程,并进行了讨论。     

B链羧端去七肽(B24～B30)胰岛素:一种新晶型的结构

B链羧端去七肽 (B2 4～B30 )胰岛素 (DHPI)在同样的晶体生长条件下可以得到两种晶型 ,即晶型A和晶型B .测定了 0 .2nm分辨率B型DHPI(DHPI B)的晶体结构 .B型DHPI分子的整体结构与已报道的A型DHPI分子 (DHPI A)很相似 ,但局部区域的构象以及分子在晶胞中的堆积存在较大的差异 .DHPI的晶体结构显示了 ,在结晶条件下 ,一个独立区内 2个DHPI单体分子构成了一个DHPI二体 .DHPI A和DHPI B因二体形成而包埋的作用面 (作用面Ⅱ )面积分别达到 1 8.2 0和 1 6 .95nm2 ,这一面积在目前所有胰岛素及其类似物的晶体结构中是最大的 .仔细考察胰岛素及其截断体类似物的晶体结构可以发现 ,该作用面广泛存在于这些分子的缔合作用中 .研究结果表明 ,作用面Ⅱ在同一晶体生长条件下 2种晶型的形成中起关键作用 .     

去B链羧端五肽胰岛素的结构研究——Ⅳ.溶液中的缔合性质、酪氨酸微区及主链构象

研究去B链羧端五肽胰岛素(DPI)的空间结构对了解胰岛素分子的结合部位是重要的,本文研究了它的部分空间结构性质。1.用凝胶过滤法研究了DPI的性质,说明接近生理环境的条件下(pH7.0,离子强度0.3),DPI没有自缔合性质,而是以单体存在。因此推论胰岛素的作用单位是单体,它以单体与受体结合并传递信息。2.用紫外差吸收法测定了DPI的pH差光谱,变性差光谱与热变性曲线。这些结果说明DPI的三个酪氨酸侧链暴露在分子表面。3.测定了DPI的圆二色性(CD)曲线。pH7.0时,远紫外CD曲线与胰岛素相似,但[θ]220毫微米负值变小。这可能说明DPI的主链与胰岛素基本相同而略有松散。近紫外CD曲线与胰岛素很不相同,谷顶在266毫微米,[θ]负值变小。讨论了Phe与-S-S-提供贡献的可能。结合本系列工作的Ⅲ、Ⅳ两文,可以认为,DPI的空间结构研究的结果支持胰岛素分子二体内单体间的疏水面是结合部位的一部分这一假设。     

一种新的B链C端去四肽胰岛素的研制方法

报道了将单体胰岛素前体(MIP)经胰蛋白酶和羧肽酶B两步连续酶切获得B链C端去四肽胰岛素(DTI)的方法。MIP由甲醇酵母表达,最高发酵表达量达到150mg/L。发酵液中MIP通过疏水层析,分子筛初步纯化后直接进行酶切,在胰蛋白酶酶切3h后加入抑制剂paminobenzamidine处理15min,然后直接加入羧肽酶B酶切6h,再通过反相柱纯化即可得到纯品DTI,从分子筛到最后DTI,总纯化得率达到77%。按中国药典小白鼠惊厥法测定得DTI的生物活力为22IU/mg,是胰岛素的80%,在Superdex G-75分子筛上测定DTI的解离聚合曲线,证明其是单体。