Insulin-Proteinstruktur

Von Dr. Ananya Mandal, MDRevaluiert von April Cashin-Garbutt, MA (Redakteurin)

Die Struktur von Insulin ist bei den verschiedenen Tierarten unterschiedlich. Im Wesentlichen handelt es sich jedoch um eine Proteinkette, die bei allen Tieren in vielerlei Hinsicht ähnlich ist.

Das menschliche Insulin ist in Struktur und Funktion dem Insulin vom Rind oder Schwein am ähnlichsten. Rinderinsulin unterscheidet sich vom Menschen nur in drei Aminosäureresten und Schweineinsulin in einem.

Insulin von einigen wirbellosen Tieren und sogar Fischen kann für den Menschen klinisch nützlich sein, da sie mehrere Ähnlichkeiten aufweisen.

Insulinstruktur

Normales Insulin, das biologisch aktiv ist, ist monomer oder besteht aus einem einzigen Molekül. Es hat zwei lange Aminosäureketten oder Polypeptidketten. Die Ketten sind die Kette A mit 21 Aminosäuren und die Kette B mit 30 Aminosäuren.

Zwei Disulfidbrücken (Reste A7 bis B7 und A20 bis B19) verbinden die Ketten kovalent, und die Kette A enthält eine interne Disulfidbrücke (Reste A6 bis A11). Diese Verbindungen sind bei allen Säugetierformen des Insulins ähnlich.

Wenn das Insulin sezerniert wird, verbindet es sich in Zweiergruppen zu Dimmern und dann in Sechsergruppen zu Hexameren. Diese Kombination findet in Gegenwart von Zink statt.

Die Peptidketten bilden dann zwei- und dreidimensionale Formen. Jede dieser dreidimensionalen Strukturen hat drei Helices und drei konservierte Disulfidbrücken. Dies ist eine Grundfaltung. Diese Grundfaltung ist bei allen Mitgliedern der Insulinpeptidfamilie vorhanden.

Im Kern oder Zentrum der Moleküle befindet sich ein hydrophober oder „wasserhassender“ oder wasserabweisender Bereich. Diese Ansammlung von hydrophoben Resten im Zentrum trägt zur Stabilität des Proteins bei. Die Stabilität wird auch durch die Disulfidbrücken verliehen.

Das Monomer hat rund um seinen Kern zwei ausgedehnte unpolare Oberflächen. Eine davon ist eine flache, aromatische Oberfläche, die bei der Bildung eines Dimers verschüttet wird. Die andere Oberfläche ist ausgedehnter und verschwindet, wenn ein Hexamer gebildet wird. Dies wird als quaternäre Struktur des Insulins bezeichnet.

Struktur bei der Synthese

In den Betazellen der Bauchspeicheldrüse wird das Insulinmolekül ursprünglich als einzelnes Molekül (Präproinsulin) hergestellt, das aus 110 Aminosäuren besteht. Es durchläuft das endoplasmatische Retikulum und 24 Aminosäuren („das Signalpeptid“) werden durch Enzymwirkung von einem Ende der Kette entfernt, so dass eine andere Form (Proinsulin) zurückbleibt.

Das Proinsulin faltet und bindet sich, um dem Molekül seine endgültige Struktur zu geben. Danach wird der mittlere Teil („die C-Kette“) von 33 Aminosäuren durch die Enzyme Prohormon-Convertase 1 und 2 entfernt und in die endgültige Struktur mit zwei Ketten, A und B, umgewandelt. Weitere zwei Aminosäuren werden durch ein anderes Enzym, die Carboxypeptidase E, entfernt.

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Geschrieben von

Dr. Ananya Mandal

Dr. Ananya Mandal ist Ärztin von Beruf, Dozentin aus Berufung und medizinische Autorin aus Leidenschaft. Nach ihrem Bachelor-Abschluss (MBBS) spezialisierte sie sich auf Klinische Pharmakologie. Für sie bedeutet Gesundheitskommunikation nicht nur, komplizierte Fachartikel für Fachleute zu schreiben, sondern medizinisches Wissen auch für die Allgemeinheit verständlich und zugänglich zu machen.

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