Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
Casa » Elaborazione della proinsulina e biosintesi dell'insulina

Elaborazione della proinsulina e biosintesi dell'insulina

1967
  • Donald F. Steiner
Ricercatore che studia l'elaborazione della proinsulina in un laboratorio per applicazioni di biologia cellulare.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Insulina L'insulina viene sintetizzata nelle cellule beta pancreatiche come precursore a catena singola chiamato proinsulina. Nel reticolo endoplasmatico, la proinsulina si ripiega e forma i suoi legami disolfuro. Viene quindi trasportata all'apparato di Golgi e impacchettata in granuli secretori, dove le proteasi (proormone convertasi PC1/3 e PC2 e carbossipeptidasi E) la scindono in insulina matura e in un peptide di collegamento, il peptide C.

The discovery of proinsulin by Donald F. Steiner in 1967 resolved a key puzzle in insulina biosynthesis. It was known that insulin consisted of two separate polypeptide chains (A and B), but the mechanism for ensuring their coordinated synthesis and correct assembly via disulfide bonds was unclear. Steiner’s research revealed that a single gene codes for a larger, single-chain precursor. This preproinsulin molecule contains a signal peptide at its N-terminus that directs it into the lumen of the endoplasmic reticulum (ER). The signal peptide is quickly cleaved off, leaving proinsulin. Proinsulin consists of the B chain, a connecting C-peptide, and the A chain, in that order (B-C-A). Within the ER, the molecule folds into its proper conformation, guided by chaperones, which brings the cysteine residues into proximity, allowing the three crucial disulfide bonds to form correctly. This folded proinsulin is then transported to the Golgi complex and packaged into immature clathrin-coated secretory vesicles. As these vesicles mature into dense-core secretory granules, the internal environment becomes more acidic, activating specific endoproteases. Prohormone convertase 1/3 (PC1/3) makes the initial cut at the B-chain/C-peptide junction, and prohormone convertase 2 (PC2) cuts at the C-peptide/A-chain junction. Finally, carboxypeptidase E (CPE) trims off basic amino acid residues at the new C-termini, resulting in the final, mature two-chain insulin molecule and the free C-peptide. Both are stored in these granules and co-secreted in equimolar amounts in response to high blood glucose.

UNESCO Nomenclature: 2403
- Biologia cellulare

Tipo

Processo biologico

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • scoperta del sintesi proteica pathway (ribosomes, er, golgi)
  • determinazione della struttura a due catene dell'insulina mediante Sanger
  • sviluppo di tecniche di marcatura pulse-chase utilizzando amminoacidi radioattivi
  • identificazione degli enzimi proteolitici (proteasi)

Applicazioni

  • misurazione dei livelli di peptide c nel sangue per valutare la produzione endogena di insulina
  • comprensione dell'iperproinsulinemia congenita, un disturbo genetico dell'elaborazione della proinsulina
  • sviluppo di analoghi dell'insulina a catena singola per una migliore stabilità
  • ricerca sul ripiegamento e il traffico delle proteine ​​all'interno della cellula
  • fornire un sistema modello per la biosintesi di altri ormoni peptidici

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • Diagnostica basata sul peptide c per il diabete autoimmune latente negli adulti (lada)
  • sviluppo di inibitori della proteasi per studiare l'elaborazione degli ormoni
  • ingegneria di molecole di proinsulina che vengono elaborate in modo più efficiente
  • utilizzo del peptide c come agente terapeutico per le complicanze diabetiche
  • creazione di analoghi dell'insulina a catena singola che non richiedono scissione per l'attività
  • proinsulina marcata con fluorescenza per visualizzare il traffico proteico nelle cellule vive
  • test ad alto rendimento per lo screening di farmaci che migliorano la funzione delle cellule beta e l'elaborazione dell'insulina
  • analisi proteomica dei granuli secretori per identificare nuove proteine ​​regolatrici
  • approcci di terapia genica per correggere le mutazioni nella proinsulina o negli enzimi di elaborazione
  • strategie di bioproduzione che utilizzano linee cellulari ingegnerizzate per una conversione efficiente della proinsulina
Argomenti correlati: proinsulina, peptide C, biosintesi, cellula beta, reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, granulo secretorio, ripiegamento proteico, modificazione post-traduzionale, Donald Steiner.

Contesto storico

Elaborazione della proinsulina e biosintesi dell'insulina

1950
1954
1960
1967
1970
1975
1977
1950
1951
1958
1960
1970
1973
1975
1979

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

Le immagini a grandezza naturale e i download sono disponibili, gratuitamente al 100%, solo per gli utenti registrati.

> Login <