Войти
Аминокислотная последовательность амилина с дисульфидным мостиком и сайты расщепления фермента, расщепляющего инсулин, указаны стрелками Амилин, или островковый амилоидный полипептид (IAPP ), представляет собой пептидный гормон с 37 остатками. Он секретируется с инсулином из β-клеток поджелудочной железы в соотношении приблизительно 100: 1 (инсулин: амилин). Амилин играет роль в гликемической регуляции, замедляя опорожнение желудка и способствуя насыщению, тем самым предотвращая скачки уровней глюкозы в крови после приема пищи.
IAPP обрабатывается из кодирующей последовательности с 89 остатками . амилоидный полипептид пройслета (проИАПП, проамилин, протеин пройслета) продуцируется в бета-клетках (β-клетках) поджелудочной железы в виде 67 аминокислот, пропептида 7404 Дальтона и подвергается посттрансляционные модификации, включая расщепление протеазой с образованием амилина.
ProIAPP состоит из 67 аминокислоты, которые следуют за сигнальным пептидом из 22 аминокислот , который быстро расщепляется после трансляции кодирующей последовательности из 89 аминокислот. Человеческая последовательность (от N-конца до C-конца ):
(MGILKLQVFLIVLSVALNHLKA) TPIESHQVEKR ^ KCNTATCATQRLANFLVHSSNNFGAILSSTPLANFLVHSSNNFGAILSNPLYSNPLYSNPLYNPLYNPLYKNPLYSNPLYSNPLY Сигнальный пептид удаляется во время трансляции белка и транспорта в эндоплазматический ретикулум. Оказавшись внутри эндоплазматического ретикулума, между остатками цистеина с номерами 2 и 7 образуется дисульфидная связь. Позже в секреторном пути предшественник подвергается дополнительному протеолизу и посттрансляционная модификация (обозначена ^ ). 11 аминокислот удаляются с N-конца ферментом пропротеинконвертаза 2 (PC2), а 16 аминокислот удаляются с C-конца молекулы proIAPP с помощью пропротеинконвертазы 1/3 (PC1 / 3). Затем на С-конце карбоксипептидаза E удаляет концевые остатки лизина и аргинина. Конечная аминокислота глицин, которая образуется в результате этого расщепления, позволяет ферменту пептидилглицин-альфа-амидирующая монооксигеназа (PAM) добавлять группу амина. После этого трансформация белка-предшественника proIAPP в биологически активный IAPP завершается (последовательность IAPP: KCNTATCATQRLANFLVHSSNNFGAILSSTNVGSNTY).
Поскольку и IAPP, и инсулин продуцируются поджелудочной железой. β-клетки, нарушение функции β-клеток (из-за липотоксичности и глюкотоксичности) будут влиять на выработку и высвобождение как инсулина, так и IAPP.
Инсулин и IAPP регулируются аналогичными факторами, поскольку они имеют общий регуляторный мотив промотора. Промотор IAPP также активируется стимулами, не влияющими на инсулин, такими как фактор некроза опухоли альфа и жирные кислоты. Одной из отличительных черт диабета 2 типа является инсулинорезистентность. Это состояние, при котором организм не может эффективно использовать инсулин, что приводит к увеличению выработки инсулина; поскольку проинсулин и проИАПП секретируются, это также приводит к увеличению продукции проИАПП. Хотя о регуляции IAPP известно немного, его связь с инсулином указывает на то, что регуляторные механизмы, которые влияют на инсулин, также влияют на IAPP. Таким образом, уровни глюкозы в крови играют важную роль в регуляции синтеза проИАПП.
Амилин функционирует как часть эндокринной поджелудочной железы и вносит вклад в гликемический контроль. Пептид секретируется островками поджелудочной железы в кровоток и выводится пептидазами в почках. В моче не обнаруживается.
Метаболическая функция амилина хорошо охарактеризована как ингибитор появления питательного вещества [особенно глюкозы] в плазме. Таким образом, он действует как синергический партнер по отношению к инсулину, с которым он секретируется из бета-клеток поджелудочной железы в ответ на прием пищи. Общий эффект заключается в замедлении скорости появления (Ra) глюкозы в крови после еды; это достигается за счет координированного замедления опорожнения желудка, ингибирования пищеварительной секреции [желудочной кислоты, ферментов поджелудочной железы и выброса желчи] и, как следствие, снижения потребления пищи. Появление новой глюкозы в крови снижается за счет ингибирования секреции глюконеогенного гормона глюкагона. Эти действия, которые в основном осуществляются через чувствительную к глюкозе часть ствола головного мозга, postrema, могут быть перекрыты во время гипогликемии. В совокупности они снижают общую потребность в инсулине.
Амилин также участвует в метаболизме костей вместе с родственными пептидами кальцитонином и пептидом, родственным гену кальцитонина.
нокаутом амилина грызунов не имеют нормального снижения аппетита после приема пищи. Поскольку это амидированный пептид, как и многие нейропептиды, считается, что он отвечает за влияние на аппетит.
Человеческая форма IAPP имеет аминокислотную последовательность KCNTATCATQRLANFLVHSSNNFGAILSSTNVGSNTY с дисульфидным мостиком между остатками цистеина 2 и 7. И амидированный С-конец, и дисульфидный мостик необходимы для полная биологическая активность амилина. IAPP способен образовывать амилоидные фибриллы in vitro. В ходе реакции фибрилляции ранние префибриллярные структуры чрезвычайно токсичны для культур бета-клеток и клеток инсуломы. Более поздние структуры волокон амилоида также, по-видимому, оказывают некоторое цитотоксическое действие на культуры клеток. Исследования показали, что фибриллы являются конечным продуктом, а не обязательно наиболее токсичной формой амилоидных белков / пептидов в целом. Пептид, не образующий фибриллы (1-19 остатков амилина человека), токсичен, как полноразмерный пептид, но соответствующий сегмент амилина крысы нет. С помощью твердотельной ЯМР-спектроскопии также было продемонстрировано, что фрагмент 20-29 мембран человеческих фрагментов амилина. У крыс и мышей есть шесть замен (три из которых представляют собой замены пролина в положениях 25, 28 и 29), которые, как полагают, предотвращают образование амилоидных фибрилл, хотя и не полностью, что видно по его склонности к образованию амилоидных фибрилл in vitro. Крысиный IAPP нетоксичен для бета-клеток при сверхэкспрессии у трансгенных грызунов.
IAPP был независимо идентифицирован двумя группами как основной компонент связанных с диабетом островковых отложений амилоида в 1987 году.
Разница в номенклатуре в основном географическая; Европейские исследователи предпочитают IAPP, тогда как американские исследователи предпочитают амилин. Некоторые исследователи не рекомендуют использовать амилин на том основании, что его можно спутать с фармацевтической компанией.
ProIAPP был связан с диабетом 2 типа и потерей островкового β -клетки. Образование островкового амилоида, инициированное агрегацией проИАПП, может способствовать этой прогрессирующей потере островковых β-клеток. Считается, что proIAPP образует первые гранулы, которые позволяют IAPP агрегировать и образовывать амилоид, что может привести к индуцированному амилоидом апоптозу β-клеток.
IAPP секретируется с инсулином. Резистентность к инсулину при диабете 2 типа вызывает большую потребность в продукции инсулина, что приводит к секреции проинсулина. ProIAPP секретируется одновременно, однако ферменты, которые превращают эти молекулы-предшественники в инсулин и IAPP, соответственно, не могут поддерживать высокий уровень секреции, что в конечном итоге приводит к накоплению proIAPP.
В частности, нарушение процессинга proIAPP, которое происходит в сайте N-концевого расщепления, является ключевым фактором в инициации амилоида. Посттрансляционная модификация proIAPP происходит как на карбокси-конце, так и на аминоконце, однако процессинг аминоконца происходит позже в секреторном пути. Это может быть одной из причин, по которой он более подвержен нарушению обработки в условиях, когда секреция очень высока. Таким образом, состояния диабета 2 типа - высокие концентрации глюкозы и повышенная секреторная потребность в инсулине и IAPP - могут привести к нарушению N-концевого процессинга proIAPP. Непроцессированный proIAPP может затем служить в качестве ядра, на котором IAPP может накапливаться и образовывать амилоид.
Образование амилоида может быть основным медиатором апоптоза или запрограммированной гибели клеток в островке β -клетки. Первоначально proIAPP агрегируется в секреторных пузырьках внутри клетки. ProIAPP действует как затравка, собирая созревший IAPP внутри пузырьков, образуя внутриклеточный амилоид. Когда везикулы высвобождаются, амилоид растет, собирая еще больше IAPP за пределами клетки. Общий эффект представляет собой каскад апоптоза, инициированный притоком ионов в β-клетки.
Общая схема образования амилоида Таким образом, нарушение N-концевого процессинга proIAPP является важным фактором, инициирующим образование амилоида и гибель β-клеток. Эти амилоидные отложения являются патологическими характеристиками поджелудочной железы при диабете 2 типа. Однако до сих пор неясно, участвует ли образование амилоида в диабете 2 типа или является его следствием. Тем не менее очевидно, что образование амилоида снижает количество работающих β-клеток у пациентов с диабетом 2 типа. Это предполагает, что восстановление процессинга proIAPP может помочь предотвратить гибель β-клеток, тем самым давая надежду в качестве потенциального терапевтического подхода к диабету 2 типа.
Амилоидные отложения, происходящие от островкового амилоидного полипептида (IAPP, или амилина), обычно обнаруживаются в островках поджелудочной железы пациентов, страдающих сахарным диабетом 2 типа или содержащих инсулинома рак. Хотя связь амилина с развитием диабета 2 типа известна в течение некоторого времени, его прямую роль как причины установить сложнее. Последние результаты предполагают, что амилин, как и родственный бета-амилоид (Abeta), связанный с болезнью Альцгеймера, может вызывать апоптотическую гибель клеток в инсулине -продуцирование бета-клеток, эффект, который может иметь отношение к развитию диабета 2 типа.
В исследовании 2008 года сообщалось о синергетическом эффекте потери веса с лептином и совместное введение амилина у крыс с ожирением, вызванным диетой, путем восстановления чувствительности гипоталамуса к лептину. Однако в клинических испытаниях исследование было остановлено на этапе 2 в 2011 году, когда возникла проблема, связанная с активностью антител, которая могла нейтрализовать эффект потери веса метрелептина у двух пациентов, принимавших препарат в ранее завершенном клиническом исследовании. Исследование объединило метрелептин, версию человеческого гормона лептина, и прамлинтид, лекарство от сахарного диабета амилина Симлин, в единую терапию ожирения. Наконец, недавнее протеомное исследование показало, что амилин человека имеет общие мишени токсичности с бета-амилоидом (Abeta), что свидетельствует о том, что диабет 2 типа и болезнь Альцгеймера имеют общие механизмы токсичности.
Синтетический аналог человеческого амилина с заменами пролина в положениях 25, 26 и 29 или прамлинтид (торговая марка Symlin ) был одобрен в 2005 году для использования у взрослых пациентов с обоими сахарный диабет 1 типа и сахарный диабет 2 типа. Инсулин и прамлинтид, вводимые отдельно, но оба перед едой, работают вместе, чтобы контролировать скачок глюкозы после приема пищи.
Амилин частично разрушается ферментом, расщепляющим инсулин.
По-видимому, существует по крайней мере три различных рецепторных комплекса, с которыми амилин связывается с высоким сродством. Все три комплекса содержат рецептор кальцитонина в ядре, плюс один из трех белков, модифицирующих активность рецептора , RAMP1, RAMP2 или RAMP3.
