白鲢胰岛素的一级结构

白鲢是淡水鱼之一,其胰岛几乎不杂有外分泌腺,较易提取多肽激素,从中可分离出三方结晶胰岛素。本文报道了白鲢胰岛素的一级结构。与哺乳类及海水鱼胰岛素相比,它的结构特征如下:A链8、9、10位的氨基酸残基为组氨酸、赖氨酸、脯氨酸;A_(13)与A_(14)为异亮氨酸和苯丙氨酸,类似于一般鱼胰岛素,而差异于哺乳类胰岛素的相应位置。它的A_(15)为谷氨酸,A_(17)为谷氨酰胺,恰与哺乳类胰岛素的相应位置对调,其它鱼类胰岛素的A_(15)则为天冬氨酸,A_(17)也为谷氨酰胺。它的B链为三十一肽,N端区相当特殊,其N端延伸出额外的两个氨基酸残基。B_(13)与B_(21)都为天冬氨酸,而哺乳类胰岛素的相应位置均为谷氨酸。B链的羧端少一个氨基酸,这与一些鱼胰岛素的结构相似,而与其他种类的胰岛素有很大区别。本文就其结构与功能关系进行了讨论。     

白鲢胰岛素的一级结构

白鲢是淡水鱼之一,其胰岛几乎不杂有外分泌腺,较易提取多肽激素,从中可分离出三方结晶胰岛素。本文报道了白鲢胰岛素的一级结构。与哺乳类及海水鱼胰岛素相比,它的结构特征如下:A链8、9、10位的氨基酸残基为组氨酸、赖氨酸、脯氨酸;A_(13)与A_(14)为异亮氨酸和苯丙氨酸,类似于一般鱼胰岛素,而差异于哺乳类胰岛素的相应位置。它的A_(15)为谷氨酸,A_(17)为谷氨酰胺,恰与哺乳类胰岛素的相应位置对调,其它鱼类胰岛素的A_(15)则为天冬氨酸,A_(17)也为谷氨酰胺。它的B链为三十一肽,N端区相当特殊,其N端延伸出额外的两个氨基酸残基。B_(13)与B_(21)都为天冬氨酸,而哺乳类胰岛素的相应位置均为谷氨酸。B链的羧端少一个氨基酸,这与一些鱼胰岛素的结构相似,而与其他种类的胰岛素有很大区别。本文就其结构与功能关系进行了讨论。     

A_(21)—Asp人胰岛素突变体2.4埃分辨率晶体结构研究

A_(21)-Asp人胰岛素(A_(21)D-HI)是经由蛋白质工程途径制备的突变体,具有高稳定特性.本文报道在2.4埃分辨率A_(21)-HI X-射线晶体结构的测定,所获结构模型经能量制约的最小二乘技术(EREF)精化,最后的晶体学一致性因子R=0.192,共价键长与标准值的平均偏差为0.019埃.在(2F-F_e)电子密度图上,突变残基A_(21)-Asp清晰可见.与天然胰岛素比较,除践基A_(21)外,突变体分子的构象在该分辨率未见显著变化,具有重要结构意义的残基A_(21)-NH与B_(23)-Co之间的主链氢键在两个独立分子中都仍然保持,A链末端羧基与B_(22)-Arg的侧链胍基间的盐键在分子中也仍然保持.在这一基础上,讨论了突变体与分子的化学稳定性和生物活力的关系.     

猪B_0L-丙氨酰胰岛素和猪B_1L-亮氨酰胰岛素的制备及性质研究

 猪胰岛素经与MSC·ONsu选择性反应,得到[MSC]A_(21)B_(29)胰岛素,再与BOC-L-Ala·TTT缩合,去保护后得到[L-Ala]B_0胰岛素,将得到的[MSC]A_(21)B_(29)胰岛素经Edman降解,再与BOC-L-Leu·TTT缩合、去保护后得到[L-Leu]B_1胰岛素。样品经N-末端分析,醋酸纤维素薄膜电泳、氨基酸组成分析和紫外吸收光谱鉴定,确定它们分别为均一的[L-Ala]B_0胰岛素和[L-Leu]B_1胰岛素。放射免疫法分析[L-Al_a]B_0肽岛素和[L-Leu]B_1胰岛素的免疫活性分别相当于天然胰岛素的30％和47％,小鼠惊厥法分析表明[L-Ala]B_6胰岛素与[L-Leu]B_1胰岛素的生物活力为19.7国际单位/mg和19.1国际单位/mg,相当于天然胰岛素的76％和73％。     

去B链C端五肽胰岛素类似物的制备和性质

A_1B_(29)-(MSC)_2胰岛素经胃蛋白酶限制性地水解得A_1-(MSC)-DPI。通过Edman降解方法,从A_1-(MSC)-DPI制备了B链N端缩短的DPI类似物,即:去B_1(Phe)-DPI,去B_(1-2)(Phe Val)-DPI和去B_(1-3)(Phe Val Asn)-DPI。本文还叙述了它们的生物活力。     

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。     

胰岛素的核磁共振研究——苯丙氨酸共振峰的确定与测链构象

以同核相关二维谱(COSY),双共振技术,去(B_(23)-B_(30))一胰岛素(DOI)测定为基础,分析确定去锌猪胰岛素的三个重要的苯丙氨酸残基B_1 ,B_(24),B_(25)的400 MHz ~1H NMR共振峰及其在不同pH值时的侧链构象.发现在高pH值时,处于单体一单体聚合界面的苯丙氨酸B_(24)侧链构象变化最大.     

胰岛素结构与功能关系的研究——Ⅳ.B_(22)-精氨酸的改变对胰岛素生物活性的影响

本文叙述了一系列B_(22)-精氨酸改变的B_(23)-D-Ala去B链羧端六肽胰岛素类似物的半合成。半合成途径是胰岛素六甲酯(INS-OMe)经胰蛋白酶和羧肽酶B作用得到去B链羧端九肽胰岛素五甲酯OMe-(DNIOH),A_1和B_1的α-氨基用Boc-基保护后与X-D-Ala·PheOMe(X=Gly,D-Arg,Val,Arg,Boc-Lys和OTB-Asp)缩合,三氟乙酸和皂化去除所有的保护基。这些类似物的生物活力表明;B_(22)-Arg并非不能改变,它用Lys甚至Asp代替后,不影响活力,活力水平约为天然胰岛素的20%。当B_(22)-Arg用Val代替后活力降低一半,而用Gly或D-Arg代替后,活力很低。文中对B_(22)-Arg在维持胰岛素构象和对胰岛素生物活力的影响以及豚鼠胰岛素活力低的原因等问题进行了讨论。     

胰岛素类似物的内源萤光光谱

为了进一步了解胰岛素构象与功能的关系,测定了不同条件下胰岛素和它的类似物的内源萤光光谱,胰岛素类似物包括去B链羧端五肽胰岛素,去B链羧端七肽胰岛素和去B链羧端八肽胰岛素。它们的发射光谱的峰在306nm,激发光谱峰在277nm。不同pH值,不同浓度的十二烷基硫酸钠和温度变化对胰岛素的荧光光谱的影响和对类似物的影响非常相似。说明这些类似物的环境酪氨酸残基的微环境是相似的。由于去五肽胰岛素有接近于天然胰岛素的生物活力,去七肽胰岛素没有生物活力,因此说明,胰岛素分子的受体结合部位中,B_(24～25)两个苯丙氨酸侧链本身具有重要的地位。并不是因为失去它们后引起胰岛素构象变化而失活的。     

胰岛素类似物的内源萤光光谱

为了进一步了解胰岛素构象与功能的关系,测定了不同条件下胰岛素和它的类似物的内源萤光光谱,胰岛素类似物包括去B链羧端五肽胰岛素,去B链羧端七肽胰岛素和去B链羧端八肽胰岛素。它们的发射光谱的峰在306nm,激发光谱峰在277nm。不同pH值,不同浓度的十二烷基硫酸钠和温度变化对胰岛素的荧光光谱的影响和对类似物的影响非常相似。说明这些类似物的环境酪氨酸残基的微环境是相似的。由于去五肽胰岛素有接近于天然胰岛素的生物活力,去七肽胰岛素没有生物活力,因此说明,胰岛素分子的受体结合部位中,B_(24～25)两个苯丙氨酸侧链本身具有重要的地位。并不是因为失去它们后引起胰岛素构象变化而失活的。     

美味猕猴桃子叶愈伤组织的原生质体培养和再生植株

从B_5和NN-69培养基(含1mg/L 2,4-D)上分别选出美味猕猴桃子叶愈伤组织系A_(11)B_2和A_(16)N_1。在B_5原生质体培养基中,A_(11)B_2的原生质体再生细胞形成小细胞团;在NN-69原生质体培养基中,A_(16)N_1的原生质体再生细胞能持续分裂形成愈伤组织。经过分步诱导再生,获得A_(16)N_1原生质体再生植株。     

胰岛素B_(29)-赖氨酸侧链修饰对其与胰岛素抗体结合的影响

本文报道了若干胰岛素B_(29)-赖氨酸侧链氨基修饰的胰岛素衍生物与胰岛素抗体的结合能力。结果表明B_(29)的侧链氨基用各种不同类型的基团取代后其与胰岛素抗血清的结合能力没有明显变化或有所下降。当两个胰岛素分子的B_(29)-赖氨酸的侧链氨基通过己二酰交联形成二聚体后,其与胰岛素抗体结合力约为胰岛素的38.5±4.9%。     

B链N端缩短的胰岛素类似物研究——Ⅲ.猪desB~1[Trp]~(B_2)胰岛素的制备及性质

本文采用酸稳定性氨基可逆保护基甲基磺酰乙氧羰酰基(MSC)对猪胰岛素氨基进行选择性保护后,经Edman降解两次制得[MSC]_2~(A_1B_(20))desB~(1-2)INS,以此作为半合成起始物,在有N-乙基吗啉存在的二甲亚砜溶液中与甲基磺酰乙氧羰酰色氨酸对硝基苯酯(MSC·Trp·ONP)缩合,中间产物经SP-Sephadex C-25分离后脱保护、纯化,所得最终产物经醋酸纤维薄膜电泳,萤光光谱,氨基酸组成及N-末端分析确证为desB~1[Trp]~(B_2)INS。小白鼠惊厥活力和肝细胞膜受体活力分别为原料胰岛素的60%和52%,放射免疫活力低于原料胰岛素但高于去B_1胰岛素。     

胰岛素B链N端和C端缩短对其与胰岛素抗体结合力的影响

本文研究了B链N端和C端缩短的若干胰岛素类似物与胰岛素抗体的结合能力。结果表明:去B链C端五肽胰岛素(DPI)分子中B_1-Phe去除后其与胰岛素抗体结合力明显下降,这与去B_1-Phe胰岛素与胰岛素抗体结合力下降的趋势相似;去B链C端六肽胰岛素(DHI)与胰岛素抗体结合力与DPI非常接近,都为胰岛素的70%左右。而去B链C端七肽胰岛素(DHPI)与胰岛素抗体结合力与去B链C端六肽胰岛素(DHI)相比,其结合力下降了一个数量级。说明胰岛素B_1-和B_(24)-Phe残基对组成和维持胰岛素分子的抗原决定簇起着重要作用。去B链九肽胰岛素(DNI)与胰岛素抗体的结合力与去B链C端八肽胰岛索(DOI)及DHPI相似。本文对上述结果进行了讨论。     

用半合成方法证明B_(22)-精氨酸不是胰岛素表现活性所必需的

胰岛素六甲酯经胰蛋白酶和羧肽酶B水解,得去B链羧端九肽(B_(22-30))胰岛素五甲酯OMe—(DNIOH)。OMe—DNIOH的两个α-氨基用叔丁氧羰酰(BOC)保护后与X-D-Ala-PheOMe(X=Arg,D-Arg,Gly,BOG—Lys或OTB—Asp)缩合,去除所有的保护基后得B_(22)改变的去B链羧端六肽胰岛素(D-Ala~(B_(22))-DHI)。这些类似物的生物活性表明:Arg~(B_(22)能为Lys或Asp代替,这结果说明Arg~(B_(22))不是胰岛素活力所必需。但Arg~(B_(22))若为D-Arg或Giy代替,活力很低。     

胰岛素受体信号传递

胰岛素受体是具有酪氨酸蛋白激酶活性的膜受体。胰岛素与靶细胞相应受体结合后,引起受体酪氨酸残基自身磷酸化及β亚基酪氨酸蛋白激酶活化,后者使靶细胞内底物如IRS1或Hhc的酪氨酸残基磷酸化,酪氨酸蛋白激酶在胰岛素受体信号传递中发挥重要作用。胰岛素信号所激发的信号传递途径主要有二：一为Ras-MAP激酶途径,一为PI3－激酶途径,胰岛素的作用与此有关。     

胰岛素片段与胰岛素抗体的相互作用

本文研究了若干胰岛素片段及去B链C端八肽胰岛素(DOI)、A链、B链与胰岛素抗体的结合能力。结果表明N端区域片段保留部分胰岛素的免疫活力,而C端片段除“工”字肽的免疫活力比A链略高外,其他片段(B_(26～30),B_(22～26))均和A链类似,没有胰岛素的免疫活力。以上结果进一步说明在免疫活力方面,胰岛素分子的N端区域比C端重要。同样,B链可能比A链重要。     

胰岛素及其类似物缔合行为及酪氨酸微环境的比较研究

用三种紫外差光谱技术对Ins、DPI、DOI分子缔合行为及酪氨酸微环境进行了比较研究。结果显示DPI、DOI与Ins一样,存在着随pH与浓度的缔合。表明与β-折迭结构相比,疏水相互作用在分子缔合中起主要作用。但从Ins的缔合能力较DPI、DOI强,可认为β-折迭对维持二体的稳定仍有重要作用。溶剂微扰结果显示,在1 mg/ml所研究的三个pH(1.8,3.5,7.5),Ins存在的最小单位是二体,而DPI、DOI在pH 1.8,7.5主要以单体形式存在,但在pH 3.5则呈现强烈缔合并导致一个酪氨酸由暴露到埋藏的变化。DPI有一个位于缝隙中的酪氨酸残基,它仅能为重水微扰,而不能被DMSO微扰,推测它是A_(19)酪氨酸。微扰研究还表明Ins与DPI和DOI在缔合及pH、浓度差光谱产生的机理上有所不同。在所研究的条件下,Ins缔合是从二体到六体的过程,这一过程仅导致二体间A_(14)酪氨酸氢键形成,并不涉及酪氨酸暴露与埋藏的变化。而DPI和DOI则是从单体到二体(或更高聚体)的过程,这一过程涉及酪氨酸由暴露到埋藏的变化。pH滴定的结果未发现Ins、DPI、DOI酪氨酸滴定行为的不同。     

胰岛素片段与胰岛素抗体的相互作用

本文研究了若干胰岛素片段及去B链C端八肽胰岛素(DOI)、A链、B链与胰岛素抗体的结合能力。结果表明N 端区域片段保留部分胰岛素的免疫活力,而C 端片段除“工”字肽的免疫活力比A 链略高外,其他片段(B_(26～30),B_(22～26))均和A 链类似,没有胰岛素的免疫活力。以上结果进一步说明在免疫活力方面,胰岛素分子的N 端区域比C 端重要。同样,B 链可能比A 链重要。     

胰岛素及其类似物缔合行为及酪氨酸微环境的比较研究

用三种紫外差光谱技术对Ins、DPI、DOI 分子缔合行为及酪氨酸微环境进行了比较研究。结果显示DPI、DOI 与Ins 一样,存在着随pH 与浓度的缔合。表明与β-折迭结构相比,疏水相互作用在分子缔合中起主要作用。但从Ins 的缔合能力较DPI、DOI 强,可认为β-折迭对维持二体的稳定仍有重要作用。溶剂微扰结果显示,在1mg/ml 所研究的三个pH(1.8,3.5,7.5),Ins 存在的最小单位是二体,而DPI、DOI 在pH 1.8,7.5主要以单体形式存在,但在pH 3.5则呈现强烈缔合并导致一个酪氨酸由暴露到埋藏的变化。DPI 有一个位于缝隙中的酪氨酸残基,它仅能为重水微扰,而不能被DMSO 微扰,推测它是A_19酪氨酸。微扰研究还表明Ins 与DPI 和DOI 在缔合及pH、浓度差光谱产生的机理上有所不同。在所研究的条件下,Ins 缔合是从二体到六体的过程,这一过程仅导致二体间A_(14)酪氨酸氢键形成,并不涉及酪氨酸暴露与埋藏的变化。而DPI 和DOI 则是从单体到二体(或更高聚体)的过程,这一过程涉及酪氨酸由暴露到埋藏的变化。pH 滴定的结果未发现Ins、DPI、DOI 酪氨酸滴定行为的不同。