Схема 28.Схема конверсии проинсули- на в инсулин

Синтез проинсулина происходит в рибосомах грубой эндоплазматической сети. Доказано, что в процессе биосинтеза вначале образуется препроинсулин.

Препроинсулин в микросомах очень быстро превращается в проинсулин, который из цистерн транспортируется в комплекс Гольджи. Период от начала до поступления его в комплекс Гольджи около 20 мин. В комплексе Гольджи происходит конверсия в инсулин. Это энергозависимая реакция, для осуществления которой требуется 30-60 мин.

Конверсия проинсулина в инсулин протекает при участии двух видов протеолитических ферментов (специфические пептидазы): трипсиноподобного фермента и карбоксипептидазы В, которая необходима для отщепления С-терминального фрагмента, в результате чего образуется промежуточная форма проинсулина – интермедиат-1, в котором С-пептид отделен от терминальной группы a-цепи. Существует и другая форма проинсулина (интермедиат-II), где С-пептид отделен от С-конца b-цепи. Образование интермедиата-I происходит при отщеплении двух аминокислот (аргинин и лизин) от a-цепи, а интермедиата II – при отщеплении двух аминокислот (аргинин и аргинин) от b-цепи. У человека образование инсулина из проинсулина в основном происходит через формирование интермедиата-I. Указанные участки молекулы проинсулина (аргинин-лизин и аргинин-аргинин) обладают повышенной чувствительностью к действию протеаз, благодаря чему и осуществляется конверсия проинсулина в инсулин, при этом инсулин и С-пептид находятся в эквимолярных соотношениях.

В секреторных гранулах содержатся проинсулин, интермедиатные формы I и II, инсулин, С-пептид и ионы цинка, причем по мере созревания гранул уменьшается количество проинсулина и увеличивается количество инсулина, при взаимодействии которого с ионами цинка образуются кристаллы. Последние локализуются в центре гранулы и обусловливают повышенную электронную плотность при морфологических исследованиях поджелудочной железы. С-пептид располагается по периферии гранулы. Установлено, что большая часть цинка, содержащегося в островках поджелудочной железы, находится в гранулах и высвобождается в процессе секреции инсулина. В содержимом “созревшей” секреторной гранулы, помимо инсулина и С-пептида (94%), имеются проинсулин и интермедиаты I и II (около 6%), а также ионы цинка. Большая часть цинка, содержащегося в островках поджелудочной железы, находится в гранулах и, как указывалось выше, высвобождается в период секреции инсулина.

Секреция инсулина осуществляется путем эмиоцитоза: миграция гранул к мембране b-клеток, слияние гранул с клеточной мембраной, растворение мембраны в месте контакта и, наконец, эмиоцитотическая экструзия гранулы – прорыв содержимого гранулы наружу. Этот процесс транспорта гранул к клеточной мембране осуществляется микротубулярно-ворсинчатой системой. Микротубулы образуются путем полимеризации белковых (тубулиновых) субъединиц, и во многих типах клеток полимеризующиеся канальцы находятся в динамическом равновесии с пулом их субъединиц. цАМФ и ионы кальция, влияющие на секрецию инсулина, изменяют равновесие между субъединицами и микротубулами (микроканальцами) в сторону полимеризации микроканальцев. Не исключено, что это влияние цАМФ на микроканальцевую систему опосредуется через фосфорилирование микроканальцевых белков. Микроканальцы способны сокращаться и расслабляться, перемещая гранулы по направлению к плазматической мембране.

Микроворсинки (микрофиламенты), являющиеся составной частью микротубулярно-ворсинчатой системы, расположены по периферии клетки, тесно прилегая к плазматической мембране. При приближении гранулы, содержащей инсулин, к мембране микроворсинки как бы обволакивают ее и подводят к мембране клетки, осуществляя процессы их слияния и растворения мембраны в точке соприкосновения, способствуя тем самым процессу экструзии – опорожнению гранулы, излиянию ее содержимого наружу. Вследствие изменения физических свойств среды происходит отщепление цинка и кристаллический инсулин становится растворимым. Механизм секреции инсулина представлен на схеме 29.