Химическая природа
По химической природе гормоны делятся на следующие группы: белково-пептидные, производные аминокислот и стероидные гормоны. Пептидные и белковые гормоны обычно действуют на внутриклеточные процессы через специфические рецепторы, расположенные на поверхностной мембране клеток-мишеней. Гормоны, имеющие белковую или полипептидную природу, называют тропинами, так как они оказывают направленное стимулирующее действие на процессы роста и обмена веществ организма и на функцию периферических эндокринных желез.
Молекула инсулина, содержащая 51 аминокислотный остаток, состоит из двух полипептидных цепей, соединенных между собой в двух точках дисульфидными мостиками. В настоящее время принято обозначать цепью А инсулина 21-членный пептид и цепью В – пептид, содержащий 30 остатков аминокислот. Обе цепи связаны двумя дисульфидными мостиками через остатки цистеина в положениях В7 и А7, В19 и А20. Молекула инсулина содержит также внутримолекулярный дисульфидный мостик, соединяющий шестой и одиннадцатый остатки в А-цепи.
Рис. 1 Схема строения инсулина
Инсулин обнаружен у всех позвоночных. У крупных млекопитающих молекулы инсулина отличаются по аминокислотному составу только в положениях 8, 9 и 10 цепи А и в положении 30 цепи В. Так, наиболее близким по своей структуре к инсулину человека является инсулин свиньи, у которого в цепи В вместо треонина в положении 30 содержится аланин[1 С 500; 2; 3 С 268; 4; 8 С 25; 9 С 208].
В обеих цепях во многих положениях встречаются замены, не оказывающие влияния на биологическую активность гормона. Наиболее часто эти замены обнаруживаются в положениях 8, 9 и 10 цепи А.В то же время в положениях дисульфидных связей, остатков гидрофобных аминокислот в С-концевых участках В-цепи и С- и N-концевых остатков А-цепи замены встречаются очень редко, что свидетельствует о важности этих участков для проявления биологической активности инсулина. Использование химических модификаций и замен аминокислот в этих участках позволили установить структуру активного центра инсулина, в формировании которого принимают участие остатки фенилаланина В-цепи в положениях 24 и 25 и N- и С-концевые остатки цепи А.
Инсулин может существовать в нескольких формах: мономера, димера и гексамера. Гексамерная структура инсулина стабилизируется ионами цинка, который связывается остатками гистидина в положении 10 В-цепи всех 6 субъединиц. Аморфные препараты инсулина, освобожденного от Zn2+, сохраняют биологическую активность. Гормон обладает кислыми свойствами (рI 5,35), ограниченно растворим в воде, легко - в разбавленных кислотах и щелочах, а также в водно-спиртовых растворах. Стоек в кислых средах и устойчив к денатурирующему действию многих органических растворителей. Дает характерные для белков цветные реакции (биуретовую, нингидринную, ксантопротеиновую и др.). Восстановители и окислители, расщепляющие дисульфидные связи, инактивируют инсулин. В организме инсулин гидролизуется протеолитическими ферментами (трипсином, химотрипсином, пепсином), тканевыми протеазами и пептидазами, а также ферментом печени инсулиназой[1; 2; 4; 8 С 25; 9 С 208].