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胰岛素原加工和胰岛素生物合成

1967
  • Donald F. Steiner
研究人员在实验室研究细胞生物学应用中的原胰岛素加工。.

(图片仅供参考)

胰岛素 胰岛素在胰岛β细胞中以单链前体(称为原胰岛素)的形式合成。 在内质网中,胰岛素原发生折叠并形成二硫键。随后它被转运至高尔基体,包装成分泌颗粒,在此处蛋白酶(前激素转化酶PC1/3和PC2,以及羧肽酶E)将其裂解为成熟胰岛素和连接肽C肽。.

唐纳德·F·施泰纳于1967年发现胰岛素原,由此解开了胰岛素生物合成的关键谜题。此前已知胰岛素由两条独立的多肽链(A链和B链)组成,但确保其协调合成并通过二硫键正确组装的机制尚不明确。施泰纳的研究揭示,单个基因可编码一条更大的单链前体。 这种前胰岛素分子在N端含有信号肽,引导其进入内质网(ER)腔内。信号肽被迅速切除后,形成胰岛素原。胰岛素原由B链、连接的C肽和A链依次组成(B-C-A)。 在内质网内,分子在分子伴侣引导下折叠成正确构象,使半胱氨酸残基相互接近,从而正确形成三条关键的二硫键。折叠后的原胰岛素随后被运输至高尔基复合体,并包装进未成熟的包被蛋白质包被的分泌囊泡。当这些囊泡成熟为致密核心分泌颗粒时,内部环境变得更酸性,从而激活特定的内肽酶。 前激素转化酶1/3(PC1/3)首先在B链/C肽连接处进行切割,前激素转化酶2(PC2)则在C肽/A链连接处完成切割。 最终,羧肽酶E(CPE)在新生成的C端切除碱性氨基酸残基,形成最终成熟的双链胰岛素分子及游离C肽。二者均储存于这些颗粒中,并在高血糖刺激下以等摩尔量协同分泌。.

UNESCO Nomenclature: 2403
- 细胞生物学

类型

生物过程

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 发现蛋白质合成途径(核糖体、内质网、高尔基体)
  • 桑格测定法确定胰岛素双链结构
  • 利用放射性氨基酸开发脉冲追踪标记技术
  • 蛋白水解酶(蛋白酶)的鉴定

应用程序

  • 测量血液中的 c 肽水平以评估内源性胰岛素的产生
  • 了解先天性高胰岛素血症,这是一种胰岛素原加工的遗传性疾病
  • 开发单链胰岛素类似物以提高稳定性
  • 细胞内蛋白质折叠和运输的研究
  • 为其他肽类激素的生物合成提供模型系统

专利:

NA

潜在创新理念

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相关主题:原胰岛素、C肽、生物合成、β细胞、内质网、高尔基体、分泌颗粒、蛋白质折叠、翻译后修饰、唐纳德·施泰纳。.

历史背景

胰岛素原加工和胰岛素生物合成

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

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

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