胰岛素分子中的非螺旋氢键

以差值傅里叶技术对同晶置换途径测定的胰岛素结构进行精化后,用蛋白质分子内环境分析程序考查了胰岛素分子的非螺旋氢键。结果表明,几乎所有非螺旋氢键都集中分布在B链N端(B4—B6)和C端(B20—B26)伸展肽段,A链两段螺旋间的4肽(A9—A12)和C端5肽(A17—A21),及其之间。它们包括,A链和B链自身形成的氢键3对,A链与B链之间的氢键5对,侧链与主链间的氢键5对,以及分子间的氢键4对。它们对于胰岛素分子精细构象的形成和稳定,特别对于B链C端(B20—B26)肽段的特征折迭和A—B链的正确三维相关,具有重要作用。运用非螺旋氢键分析的结果,讨论了它们在蛋白质结构中可能的一般性作用,以及胰岛素C端和N端一系列修饰物结构-功能研究的结果,提出了胰岛素分子的二聚化及胰岛素原的C肽可能对分子的特征三维折迭具有保护性作用的看法。     

长效胰岛素的分子设计研究

以工程化制备由分子内在因素制导的可溶性长效胰岛素为目标,提出以“增加次级键,稳化寡聚体”原理,用以减缓注射进入体内的胰岛素六聚体的解聚速率,形成能持续供应胰岛素单体的“库”,从而获得长效作用。据此以精确的胰岛素三维结构为基础,进行了分子设计和计算机模拟,提出了对胰岛素的B链c端和N端修饰产生长效性的分子改造方案,重点分析了B2Lys/Arg和B31Lys/Arg胰岛素。用化学半合成制备的上列二种胰岛素,生物学测试表明确有长效性。2埃分辨率B31-Arg人胰岛素晶体结构的测定显示了Arg-B31与相邻分子Glu-B21间存在一对附加氢键作为长效效应的主要结构基础,证实分子设计思想的基本正确性。     

分子置换法与胰岛素结构

分子置换是研究蛋白质空间结构的重要方法。用此法成功地测定了不同胰岛素及类似物的结构,同时也显示了该方法应用中的问题。从这些结构测定总结出可能使这类分析顺利进行的一些经验。     

双链杂交分子“胰岛素－类胰岛素生长因子－I

以去Ｂ链Ｃ端八肽胰岛素（ＤＯＩ）和化学合成的ＩＧＦ－Ｉ的２２～２９（８肽）及２２－３２（１１肽）为底物,用酶促半合成方法制备了杂交分子“胰岛素－类胰岛素生长因子－Ｉ,Ｉｎｓ／ＩＧＦ－Ｉ（８）和Ｉｎｓ／ＩＧＦ－Ｉ（１１）。研究了它们的胰岛素生物活性,结果表明,猪胰岛素Ｂ链Ｃ端Ｂ２７的Ｔｈｒ被Ａｓｎ取代,Ｂ３０的Ａｌａ被Ｔｈｒ取代同时Ｂ２５～Ｂ２６及Ｂ２８－Ｂ２ｋ９氨基酸顺序颠倒以及在Ｂ链Ｃ末端延长３肽（Ｇｌｙ－Ｔｙｒ－Ｇｌｙ）都不影响胰岛素的生物活力。     

胰岛素晶体结构的研究:1.8埃分辨率的胰岛素分子

运用X射线分析的多对同晶置换加反常散射法,在取得了2.5埃分辨率结果的基础上又进一步确定了1.8埃分辨率猪胰岛素分子的三维结构。这是抓革命促生产取得的又一项成果。1.8埃分辨率电子密度图比2.5埃的更加精细和清晰。模型分析发现,不对称单位中两个胰岛素分子的二级结构有较显著的不对称性。文中对胰岛素与受体分子间可能的原发作用也进行了讨论。     

关于蛋白质二级结构α-螺旋中氢键构成的准确表述

在介绍蛋白质二级结构α-螺旋中的氢键构成时,宜强调"从N端往C端方向",以及"每个氨基酸残基的C=O上的氧和它前面的第4个氨基酸残基的N-H上的氢形成氢键"这2点,这有助于学生准确理解α-螺旋结构的特点。     

肥胖引起胰岛素耐受的分子机理

肥胖引起胰岛素耐受的分子机理胰岛素经血液循环到达靶细胞后,与细胞膜上胰岛素受体（ＩＲ）结合,引起ＩＲβ亚单位上的酪氨酸残基自身磷酸化（ＩＲ本身具有酪氨酸激酶活性）,随即引发胰岛素受体底物１（ｉｎｓｕｌｉｎｒｅｃｅｐｔｏｒｓｕｂｓｔｒａｔｅｌ,ＩＲＳ－...     

胰岛素分泌及调节的分子机制

胰岛素是机体最重要的激素之一,它调节机体的血糖稳定、促进同化代谢、调节细胞的分裂分化和生长发育.胰岛β细胞的胰岛素分泌受到营养物质、神经递质和激素的精确调控.它们的作用部位可分为改变胞内第二信使物质水平的近端调节步骤（钙依赖性）,和直接作用于胞吐分子构件的末端调节步骤（钙非依赖性）.胰岛素的胞吐过程与神经递质的释放机制类似.葡萄糖等营养物质主要通过升高胞内的ATP/ADP比率,导致ATP敏感钾通道关闭、细胞膜去极化、钙内流这一途径增加胰岛素的分泌.神经递质和部分激素通过其G蛋白偶联受体-G蛋白系统的跨膜信号转换后,影响胞内IP₃、DAG、Ca²⁺等第二信使物质水平,主要通过PKA、PKC等蛋白激酶途径,调节胰岛素的分泌.胞内单体G蛋白参与了对囊泡运输和胞吐过程的调控,G蛋白也可能直接作用于胞吐过程,在分泌过程中发挥了重要的调节作用.     

双链杂交分子“胰岛素—类胰岛素生长因子—I”

以去Ｂ链Ｃ端八肽胰岛素和化学合成的ＩＧＦ－Ｉ的２２－２９及２２－３２为底物,用酶促半合成方法制备了杂交分子“胰岛素－类胰岛素茵子－Ｉ”,Ｉｎｓ／ＩＧＦ－Ｉ和Ｉｎｓ－ＩＧＦ－Ｉ。研究了它们的胰岛中生物活性。结果表明,猪胰岛素Ｂ链Ｃ端Ｂ２７的Ｔｈｒ被Ａｓｎ取代,Ｂ３０的Ａｌａ被Ａｌａ被Ｔｈｒ取代同时Ｂ２５－Ｂ２６及Ｂ２８－Ｂ２９氨基酸顺序颠紧及在Ｂ链Ｃ末端延长３肽都不影响胰岛素的生物活力。     

非酒精性脂肪肝与胰岛素抵抗

自1958年Ludwig首次发现非酒精性脂肪肝(Nonalcoholic fattyliverdisease,NAFLD)以来,时至今日,NAFLD已成为全球范围内普遍存在的具有流行病学特征的顽疾,是一种越来越引起人们重视和认识的慢性肝病。其发病机制的研究已近半个世纪,几个潜在的机制已经明确,其中,胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)是目前为止在NAFLD发病中最重要的环节。非酒精性脂肪肝(Nonalcoholicfattyliverdisease,NAFLD)是一种无过量饮酒史(或酒精摄入量小于20克/天)致肝实质细胞脂肪变性和脂肪贮积,并以肝细胞脂肪变、气球样变、弥漫性肝小叶轻度炎症和(或)…     

非酒精性脂肪肝与胰岛素抵抗

自1958年Ludwig首次发现非酒精性脂肪肝（Nonalcoliolic fatty liver disease,NAFLD）以来,时至今日,NAFLD已成为全球范围内普遍存在的具有流行病学特征的顽疾,是一种越来越引起人们重视和认识的慢性肝病。其发病机制的研究已近半个世纪,几个潜在的机制已经明确,其中。胰岛素抵抗（insulin resistance,IR）是目前为止在NAFLD发病中最重要的环节。     

从胰岛素研究看等构相互作用在分子识别中的作用

蛋白质分子识别的结构基础是蛋白质的三维结构或折叠,其信息存在于氨基酸序列中。在比较功能已知或未知蛋白质的结构同源性时,常常是根据氨基酸残基的疏水性或亲水性。胰岛素定位突变的研究显示出了“等构相互作用”＾＃在考虑蛋白质同源性中的重要性。“等构相互作用”这一概念使得蛋白质结构与功能研究的视野更加开阔,同时在制药工业中开发多肽与蛋白质的类似物或模拟物有更多的选择。     

白细胞介素—2分子α螺旋B中的活性相关区域

根据人白细胞介素－２（ＩＬ－２）α螺旋Ｂ中氨基酸残基的空间分布选择性地突变了一些氨基酸残基,结果发现：５７Ｇｌｎ→Ｇｌｕ,６２Ｇｌｕ→Ｌｅｕ,６２Ｇｌｕ→Ａｒｇ和６５Ｐｒｏ→Ａｒｇ这些替换均使ＩＬ－２活性显著降低或丧失,而６３Ｌｅｕ→Ｓｅｒ或６４Ｌｙｓ→Ａｌａ对ＩＬ－２活性影响不大。从受体竞争抑制结合实验结果可知,上述不表现活性的突变体也同时丧夫了与高亲和力受体的结合能力,这说明α螺旋Ｂ中这些位点     

白细胞介素－2分子α螺旋B中的活性相关区域

根据人白细胞介素－２（ＩＬ－２）ａ螺旋Ｂ中氨基酸残基的空间分布选择性地突变了一些氨基酸残基,结果发现．５７Ｇｌｎ→Ｇｌｎ,６２Ｇｌｎ→Ｌｅｕ,６２Ｇｌｎ→Ａｒｇ和６５Ｐｒｏ→Ａｒｇ这些替换均使ＩＬ－２活性显著降低或丧失,而６３Ｌｅｕ→Ｓｅｒ或６４Ｌｙｓ→Ａｌａ对ＩＬ－２活性影响不大。从受体竞争抑制结合实验结果可知,上述不表现活性的突变体也同时丧失了与高亲和力受体的结合能力,这说明α螺旋Ｂ中这些位点对ＩＬ－２与受体结合有贡献,事实上,那些直接与受体β、γ亚基结合的残基所在螺旋为Ａ、Ｄ螺旋而非α螺旋Ｂ,由此我们认为α螺旋Ｂ虽不直接参与与受体β、γ亚基结合,但它在空间结构上对ＩＬ－２与受体β、γ亚基的结合产生了有利的影响,而５７Ｇｌｎ、６２Ｇｌｎ、６５Ｐｒｏ等残基则在此过程中发挥重要作用。     

胰岛素受体底物活性调控的分子机制

胰岛素受体底物(insulin receptor substrate,IRS)是胰岛素信号转导通路中一个极其重要的信号分子,对胰岛素信号级联效应具有至关重要的作用。目前有关胰岛素受体底物活性调节的研究主要集中在两个方面,一方面是磷酸化水平的调节机制,另一方面是细胞因子信号阻抑剂(suppressor of cytokine signaling,COCS)所介导的直接和间接调控。了解胰岛素受体底物活性调节机制将有助于进一步探索胰岛素抵抗和Ⅱ型糖尿病的发病机制。     

发现胰岛素与GAD之间的分子联系

有许多理论解释胰岛素依赖性糖尿病mellitus(IDDM)是如何发生的,其中一些可以被一种思想总括,即:自体反应性T细胞被结构酷似胰岛素-生成胰岛细胞的抗原蒙骗而卷入致病过程。胰岛素与自体抗原(如谷氨酸脱羧酶(GAD))的分子相似性可能是T细胞错误地袭击胰岛细胞的原因。已知GAD位于β细胞上,长期以来人们就认为它与胰岛素依赖性糖尿病有关,但直到今天也没有任何人明确阐述它与胰岛素之间的分子联系。     

化学所模拟生物分子螺旋结构取得新进展

在中国科学院“百人计划”项目和国家自然科学基金委的支持下,中科院化学研究所光化学院重点实验室江华课题组与欧洲化学生物学研究所（法国）的科研人员合作在超分子自组装研究中取得了新进展,成功地合成了一系列具有螺旋结构的喹啉酰胺寡聚物,相关研究工作发表在近期的Angew Chem Int Ed（2008,47：1715-8）上。     

产业化中的胰岛素

糖尿病是一种很早就被人类所了解的疾病,因为病人症状明显,痛苦不堪,因此有关它的治疗方案层出不穷,但真正有效的治疗方法还需等到班廷成功地从动物胰腺中提取到胰岛素之后。1922年1月11日,一名14岁的少年,雷纳德·汤普森在加拿大多伦多大学医学院,成为人类历史上第一个接受胰岛素注射治疗的糖尿病患者。如今80余年过去了,现代医学的革命早已席卷全球,无论在探索疾病的机制还是在治疗等方面都取得了长足进步。