去B链羧端五肽胰岛素的结构研究——Ⅲ.高分辨核磁共振研究

研究了胰岛素(Ins)和去B链羧端五肽胰岛素(DPI)的250兆周核磁共振,发现DPI、Ins核磁共振谱之间存在着差异。这说明胰岛素分子羧端五肽的切除引起在溶液中局部构象变化。这种构象变化似乎不影响Ins分子的生物活性。许多研究表明Ins分子在溶液中存在着解离聚合平衡,聚合状态与溶液浓度、pH有密切关系。如果改变DPI和Ins溶液的浓度及pH,前者波谱变化不明显,后者随溶液浓度、pH增加而增加。Ins波谱中的缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸CH_3部分与芳香环质子部分共振峰均加宽。这些说明DPI在无Zn~( )溶液中不存在解离聚合平衡,而可能以单体形式存在。     

去B链羧端五肽胰岛素的结构研究——Ⅱ.晶体生长及其初步结晶学观察

培养了两种可供初步又一光衍射实验用的去五肽胰岛素的晶体,并对其进行了结晶学参数的测定。     

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。     

去B链羧端九肽胰岛素的制备和性质

去B链C端八肽胰岛素(DOI)经羧肽酶B作用除去B_(22)-精氨酸,产物经SP-SephadexC25分离以后得到电泳均一的去B链C端九肽胰岛素(DNI)。从CD光谱可以看出,在水溶液中DNI的构象比DOI更松散。DNI与人胎盘细胞膜胰岛素受体的结合能力很低,但却比DOI高一些。     

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。     

去B链羧端七肽(B24～30)胰岛素的制备——羧肽酶-A限制性水解去五肽胰岛素

用羧肽酶-A对去B链羧端五肽胰岛素进行限制性酶解,得到去B链羧端七肽胰岛素,反应条件是pH7.4,0℃,10小时。水解产物经Sephadex G-50柱分离,并经羧端顺序与氨基酸组成分析鉴定。用小白鼠惊厥法测定,这一去七肽胰岛素制剂有4.7%的胰岛素活力。     

去B链羧端七肽人胰岛素的分离纯化及性质研究

在大肠杆菌温度诱导体系中以非融合方式进行去Ｂ链羧端七肽人胰岛素原基因的表达,获得去Ｂ链羧端七肽人胰岛素原,表达产物占细胞总蛋白量的１３％,表达产物经ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－５０柱层析分离及胰蛋白酶和羧肽酶Ｂ的酶促转化等步骤,可得到纯度达９４％以上的去Ｂ链羧端七肽人胰岛素,其氨基酸组成与预期值相符,受体活性是标准猪胰岛素的１％．     

分子置换法在去B链羧端五肽胰岛素晶体结构测定中的应用

收集了一套去B 链羧端五肽胰岛素(DPI)单斜晶体的X 射线衍射数据。利用已知的胰岛素结构和DPI 强度数据,应用分子置换法对测定DPI 的晶体结构作了尝试。为了测定分子在晶胞中的取向和位置,在TQ-16和013计算机上编制了一套ALGOL 程序。在算得的旋转函数图上没有找到突出的峰,用去掉B 链前三个氨基酸残基和大部分表面侧链的胰岛素分子的原子坐标数据作试验,得到了改进的10～4(?)图。在此基础上,采用不同的方法探索分子在单斜晶胞里的位置,最后得到了一个可能的分子在品胞里的堆积模型。结果表明,胰岛素和DPI分子结构之间的差异可能较大,DPI 晶体中晶体学二重轴联系的两个分子不能形成一个象三方二锌猪胰岛素晶体那样的二聚体。     

分子置换法在去B链羧端五肽胰岛素晶体结构测定中的应用

收集了一套去B链羧端五肽胰岛素(DPI)单斜晶体的X射线衍射数据。利用已知的胰岛素结构和DPI强度数据,应用分子置换法对测定DPI的晶体结构作了尝试。为了测定分子在晶胞中的取向和位置,在TQ-16和013计算机上编制了一套ALGOL程序。在算得的旋转函数图上没有找到突出的峰,用去掉B链前三个氨基酸残基和大部分表面侧链的胰岛素分子的原子坐标数据作试验,得到了改进的10～4图。在此基础上,采用不同的方法探索分子在单斜晶胞里的位置,最后得到了一个可能的分子在晶胞里的堆积模型。结果表明,胰岛素和DPI分子结构之间的差异可能较大,DPI晶体中晶体学二重轴联系的两个分子不能形成一个象三方二锌猪胰岛素晶体那样的二聚体。     

B链羧端去八肽胰岛素的核磁共振研究

用~1H核磁共振(简称NMR)卷积差谱和温度差谱技术对胰岛素与去八肽胰岛素(简称DOI)局部溶液构象进行了比较研究。通过二者NMR谱的比较发现胰岛素和DOI谱的CH_3峰区存在明显差异。DOI三维结构的屏蔽效应明显降低;以缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸CH_3组成的峰区变尖、变窄、接近自由蜷曲状态蛋白质谱。高场区0.42ppm的峰肩为A_2-异亮氨酸在三维结构中受邻近A_(19)-酪氨酸屏蔽影响的高场位移峰,该峰在DOI谱中消失。因此暗示着A链头尾密切联系着的三维结构遭到破坏。用温度差谱简化NMR谱。比较了胰岛素与DOI二者随温度上升构象变化的过程以及各自对热的不稳定性,表明DOI分子在溶液中还保存一定的特定构象;但结构相当松散,热不稳定性增加。胰岛素经去B链羧端八肽后局部构象将有明显变化,可能导致胰岛素某种特定空间结构受到破坏。这也可能是DOI分子生物活性丧失的一个重要原因。     

B 链羧端去八肽胰岛素的核磁共振研究

用~1H 核磁共振(简称NMR)卷积差谱和温度差谱技术对胰岛素与去八肽胰岛素(简称DOI)局部溶液构象进行了比较研究。通过二者NMR 谱的比较发现胰岛素和DOI 谱的CH_3峰区存在明显差异。DOI 三维结构的屏蔽效应明显降低;以缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸CH_3组成的峰区变尖、变窄、接近自由蜷曲状态蛋白质谱。高场区0.42ppm 的峰肩为A_2-异亮氨酸在三维结构中受邻近A_(19)-酪氨酸屏蔽影响的高场位移峰,该峰在DOI 谱中消失。因此暗示着A 链头尾密切联系着的三维结构遭到破坏。用温度差谱简化NMR 谱。比较了胰岛素与DOI 二者随温度上升构象变化的过程以及各自对热的不稳定性,表明DOI 分子在溶液中还保存一定的特定构象;但结构相当松散,热不稳定性增加。胰岛素经去B 链羧端八肽后局部构象将有明显变化,可能导致胰岛素某种特定空间结构受到破坏。这也可能是DOI 分子生物活性丧失的一个重要原因。     

去B链羧端五肽胰岛素的结构研究 Ⅴ.用萤光探针1,8-TNS对疏水区的初步研究

1,8-TNS与溶剂极性和粘度关系的研究,证明正如它们的位置异构物2,6-TNS一样具有萤光疏水探针的性能。我们用此探针比较研究了胰岛素、去B链羧端五肽胰岛素(DPI)、牛血浆白蛋白、溶菌酶、卵白蛋白的疏水表面性质。结果表明DPI和胰岛素相似,存在一个小而确定的疏水区。提示B链羧端五肽的去除并未严重改变其与受体结合有关的疏水面结构。在生理pH值其疏水面暴露较胰岛素略大。但其疏水面构象稳定性较胰岛素弱,随pH升高,分子局部构象可能发生扭动,疏水面构象遭到一定程度的破坏。总的来讲,DPI结构较胰岛素松散,稳定性亦下降。     

去B链羧端三肽人胰岛素的分离纯化及其性质研究

将去Ｂ链羧端三肽人胰岛素原基因克隆到表达质粒ｐＢＶ２２０上,在大肠杆菌系统中经温度诱导表达,表达产物占细胞总蛋白量的１２％,表达产物经ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－５０柱层析分离以及胰蛋白酶和羧肽酶Ｂ的酶促转化等步骤,可得到去Ｂ链羧端三肽人胰岛素,其纯度达９３％,其氨基酸组成与预期值相符,但其受体结合活性仅是标准猪胰岛素的４５％．     

〔B25－Trp〕去B链C端五肽胰岛素酰胺的合成及性质

去Ｂ链Ｃ端八肽胰岛素（ＤＯＩ）与Ｇｌｙ－Ｐｈｅ－Ｔｒｐ－ＮＨ２通过胰蛋白酶催化缩合后,经分离纯化得到聚丙烯酰胺凝胶电泳均一的Ｂ２５－Ｔｒｐ取代的去Ｂ链Ｃ端五肽胰岛素酰胺（〔Ｂ２５－Ｔｒｙ〕ＤＰＩ－ＮＨ２）．酶促缩合率大于８５％,回收率为３６．２％。用小白鼠惊厥法测得〔Ｂ２５－Ｔｒｐ〕ＤＰＩ－ＮＨ２的体内活力约为天然胰岛素的７０％,用人胎盘细胞膜测得的其胰岛素受体结合能力为天然胰岛素的７２．５±２．４％;利用色氨酸和酪氨酸的内源荧光研究了此类似物的溶液构象．     

胰岛素结构与功能关系的研究——Ⅲ.去B链羧端六肽胰岛素及其类似物的进一步研究

本文报道了DHI 及D-Ala~B_(22)-DHI制备上的一些改进。通过纯化以后,它们具有约40%天然胰岛素的活力。并能与豚鼠抗猪胰岛素血清产生免疫交叉反应。     

B链氨端去－肽（B1）羧端去五肽（B26—30）猪胰岛素的初步晶体学研究

应用悬滴气相扩散法在含６％氯化纳和１２．５％丙酮的柠檬酸缓冲体系中,获得可供Ｘ射线结构分析用的Ｂ链氨端去一肽（Ｂ１）羧端去五肽（Ｂ２６—３０）猪胰岛素（ＤｅｓＢ１－ＤＰＩ）单晶体。晶体属四方晶系,空间群为Ｐ４１２２或Ｐ４３２２,晶胞参数为：ａ＝ｂ＝３６．０Ａ,ｃ＝１２０．０Ａ,ａ＝β＝γ＝９０°。单位晶胞中每个结晶学不对称单位含有２个ＤｅｓＢ１—ＤＰＩ分子。     

B链氨端去－肽（B1）羧端去五肽（B26—30）猪胰岛素的初步晶体学研究

应用悬滴气相扩散法在含６％氯化钠和１２．５％丙酮的柠檬酸缓冲体系中,获得可供Ｘ射线结构分析用的Ｂ链氨端去－肽（Ｂ１）羧端去五肽（Ｂ２６－３０）猪胰岛素单晶体。晶体属四方晶系,空间群为Ｐ４１２２或Ｐ４３２２,晶胞参数为：ａ＝ｂ＝３６．０Ａ,ｃ＝１２０．０Ａ,α＝β＝γ＝９０度。单位晶胞中每个结晶学不对称单位含有２个ＤｅｓＢ１－ＤＰＩ分子。     

B链N端缩短的胰岛素类似物研究——Ⅰ.去 B~(1-3)胰岛素类似物的制备

本文采用酸稳定性可逆氨基保护基—MSC对胰岛素氨基进行选择性保护后,相继经Edman降解和脱保护基,并对各步产物进行纯化,获得des B~1 INS;des B~(1-2) INS;des B~(1-3)INS 和des B~(1-3)B_4~(pyr)INS 四种B 链N 端缩短类似物。产物经醋酸纤维素薄膜电泳、氨基酸组成分析及末端分析鉴定证明是均一组份。