Кіріспе
Гликемиялық реттеуде маңызды рөл атқаратын пептид гормоны – полипептид. Амилин немесе аралдық амилоидты полипептид (IAPP) – 37 қалдықтан тұратын пептид гормоны. Ол қарыншалық β-жасушаларынан инсулинмен бірге шамамен 100:1 (инсулин:амилин) қатынаста бірдей секрецияланады. Амилин асқазанның босауын баяулату және қанықтық сезімін күшейту арқылы тамақтанғаннан кейін қандағы глюкоза деңгейінің күрт өсуін болдырмай, гликемиялық реттеуге қатысады. IAPP 89 қалдықтан тұратын кодтау тізбегінен түзіледі. Проаралдық амилоидты полипептид (proIAPP, proamylin, proislet protein) – 67 аминқышқылынан және 7404 Дальтон салмақты пропептид түрінде қарыншалық бета жасушаларында (β-жасушаларында) өндіріледі және амилиннің пайда болуы үшін протеазалық кесілуді қоса алғанда, трансляциядан кейінгі модификациялардан өтеді.
the polypeptide
Amylin, or islet amyloid polypeptide (IAPP), is a 37 residue peptide hormone. It is co secreted with insulin from the pancreatic β cells in the ratio of approximately 100:1 (insulin:amylin). Amylin plays a role in glycemic regulation by slowing gastric emptying and promoting satiety, thereby preventing post prandial spikes in blood glucose levels. IAPP is processed from an 89 residue coding sequence. Proislet amyloid polypeptide (proIAPP, proamylin, proislet protein) is produced in the pancreatic beta cells (β cells) as a 67 amino acid, 7404 Dalton pro peptide and undergoes post translational modifications including protease cleavage to produce amylin.
Синтез
ProIAPP 67 аминқышқылынан тұрады, олар 89 аминқышқылының кодтамалық тізбегі аударылғаннан кейін жылдам бөлінетін 22 аминқышқылынан тұратын сигналдық пептидімен жалғасады. Адам тізбегі (N-ұшынан C-ұшына дейін): (MGILKLQVFLIVLSVALNHLKA) TPIESHQVEKR^ KCNTATCATQRLANFLVHSSNNFGAILSSTNVGSNTYG^ KR^ NAVEVLKREPLNYLPL. Сигналдық пептид ақуыз аудармасы және эндоплазмалық торға тасымалдану кезінде алынып тасталады. Эндоплазмалық тордың ішінде 2- және 7-цистеин қалдықтары арасында дисульфидтік байланыс қалыптасады. Секрециялық жолдың кейінгі кезеңдерінде прекурсор қосымша протеолизден және посттрансляциялық модификациядан өтеді (үшінші дәреже белгісімен көрсетілген). 11 аминқышқылы пропротеин конвертаза 2 (PC2) ферментімен N-ұшынан, ал 16 аминқышқылы проIAPP молекуласының C-ұшынан пропротеин конвертаза 1/3 (PC1/3) ферментімен алынып тасталады. C-терминалда карбоксипептидаза E терминалды лизин және аргинин қалдықтарын жояды. Осы бөліну нәтижесінде пайда болатын терминалды глицин аминқышқылы пептидилглицин альфа амидтеуші монооксигеназа (PAM) ферментіне амин тобын қосуға мүмкіндік береді. Осыдан кейін proIAPP прекурсор ақуызынан биологиялық белсенді IAPP-қа айналу процесі аяқталады (IAPP тізбегі: KCNTATCATQRLANFLVHSSNNFGAILSSTNVGSNTY). Инсулин мен IAPP ұқсас факторлармен реттеледі, себебі олардың ортақ реттеуші промотор мотивтері бар. IAPP промоторы инсулинге әсер етпейтін стимулдармен де белсендіріледі, мысалы, ісік некрозы факторы альфа және май қышқылдары. 2-типті қант диабетінің ерекше белгілерінің бірі – инсулинге қарсы тұру. Бұл организмнің инсулинді тиімді пайдалана алмауы, нәтижесінде инсулин өндірісінің артуына алып келеді; проинсулин мен proIAPP бірге секрецияланатындықтан, бұл proIAPP өндірісінің де артуына себеп болады. IAPP реттелуі туралы көп мәлімет болмаса да, оның инсулинмен байланысы инсулинге әсер ететін реттеуші механизмдер IAPP-қа да әсер ететінін көрсетеді. Осылайша, қандағы глюкоза деңгейі proIAPP синтезін реттеуде маңызды рөл атқарады.
(MGILKLQVFLIVLSVALNHLKA) TPIESHQVEKR^ KCNTATCATQRLANFLVHSSNNFGAILSSTNVGSNTYG^ KR^ NAVEVLKREPLNYLPL. The signal peptide is removed during translation of the protein and transport into the endoplasmic reticulum. Once inside the endoplasmic reticulum, a disulfide bond is formed between cysteine residues numbers 2 and 7. Later in the secretory pathway, the precursor undergoes additional proteolysis and posttranslational modification (indicated by ^). 11 amino acids are removed from the N terminus by the enzyme proprotein convertase 2 (PC2) while 16 are removed from the C terminus of the proIAPP molecule by proprotein convertase 1/3 (PC1/3). At the C terminus Carboxypeptidase E then removes the terminal lysine and arginine residues. The terminal glycine amino acid that results from this cleavage allows the enzyme peptidylglycine alpha amidating monooxygenase (PAM) to add an amine group. After this the transformation from the precursor protein proIAPP to the biologically active IAPP is complete (IAPP sequence: KCNTATCATQRLANFLVHSSNNFGAILSSTNVGSNTY). Insulin and IAPP are regulated by similar factors since they share a common regulatory promoter motif. The IAPP promoter is also activated by stimuli which do not affect insulin, such as tumor necrosis factor alpha and fatty acids. One of the defining features of Type 2 diabetes is insulin resistance. This is a condition wherein the body is unable to utilize insulin effectively, resulting in increased insulin production; since proinsulin and proIAPP are cosecreted, this results in an increase in the production of proIAPP as well. Although little is known about IAPP regulation, its connection to insulin indicates that regulatory mechanisms that affect insulin also affect IAPP. Thus blood glucose levels play an important role in regulation of proIAPP synthesis.
Функция
Амилин эндокриндік ұйқы безінің бір бөлігі ретінде жұмыс істейді және гликемиялық деңгейді реттеуге көмектеседі. Пептид панкреатикалық аралдардан қан айналымына секрецияланады және бүйректегі пептидазалармен тазартылады. Ол зәрде табылмайды. Амилиннің метаболикалық функциясы плазмадағы қоректік заттардың [әсіресе глюкозаның] пайда болуын тежеуші ретінде жақсы сипатталған. Осылайша, ол инсулинмен синергиялық серіктес ретінде жұмыс істейді, және тамақтану кезінде панкреатикалық бета-жасушаларынан бірге секрецияланады. Жалпы әсері – тамақтанғаннан кейін қандағы глюкозаның пайда болу жылдамдығын (Ra) баяулату; бұл асқазанның эвакуациясын баяулату, ас қорыту секрециясын тежеу [асқазан қышқылы, панкреатикалық ферменттер және өт шығару] және тамақ қабылдаудың азаюы арқылы жүзеге асырылады. Глюконеогенді гормон глюкагонның секрециясын тежеу арқылы қандағы жаңа глюкозаның пайда болуы төмендейді. Бұл әрекеттер, көбінесе ми сабасының глюкозаға сезімтал бөлігі – пострема аймағы арқылы жүзеге асырылады, гипогликемия кезінде күшін жоғалтуы мүмкін. Олар жиынтықта инсулинге қажеттілікті азайтады. Амилин сонымен қатар кальцитонин және кальцитонин геніне байланысты пептидтермен бірге сүйек метаболизміне де әсер етеді. Қатты күйдегі ЯМР спектроскопиясы арқылы адам амилинінің 20-29 фрагментінің мембраналарды бұзатыны көрсетілді. Егеуқұйрықтар мен тышқандарда алты алмастыру бар (оның ішінде 25, 28 және 29 позицияларындағы үш пролин алмастыруы), олар амилоидты фибрилдердің қалыптасуын болдырмайды деп саналады, бірақ in vitro амилоидты фибрилдерді қалыптастыруға бейімділігіне байланысты бұл толық емес. Трансгенді кеміргіштерде егеуқұйрықтың IAPP бета-жасушалары үшін уытты емес.
Тарих
Амилиннің жиналуы диабетпен байланысты екені анықталмас бұрын, 1901 жылы ғалымдар кейбір диабет жағдайларында кездесетін "аралдық гиализация" құбылысын сипаттаған. Осы құбылысты толыққанды зерттеуге әлдеқайда кейін мүмкіндік туды. 1986 жылы инсулин өндіретін ісіктен агрегатты оқшаулауға қол жеткізілді, IAP (Инсулинома амилоидты пептиді) деп аталатын белок сипатталды және диабетпен ауыратын науқастың бүйрек безінен амилоидтар бөліп алынды, бірақ бөліп алынған материал толық сипаттама беруге жеткіліксіз болды. Бұл бір жыл өткен соң ғана екі зерттеу тобының күшімен мүмкін болды, олардың зерттеулері 1986 жылғы жұмыстың жалғасы еді.
Клиникалық маңызы
ProIAPP 2-типті қант диабетімен және аралша жасушаларының жоғалуымен байланысты. Амилоидтық аралшалардың қалыптасуы, proIAPP-тың агрегациялануы аралша β-жасушаларының прогрессивті жоғалуына себеп болуы мүмкін. ProIAPP IAPP-тың жинақталуына және амилоид құрауына мүмкіндік беретін алғашқы түйіршіктерді құрайды, бұл β-жасушалардың амилоидтық апоптозына әкелуі мүмкін. IAPP инсулинмен бірге секрецияланады. 2-типті қант диабетінде инсулинге қарсы тұру инсулин өндірісіне қажеттілікті арттырады, нәтижесінде проинсулин секрециясы көбейеді. ProIAPP бір уақытта секрецияланады, бірақ осы прекурсорлық молекулаларды инсулин мен IAPP-қа айналдыратын ферменттер секрецияның жоғары деңгейіне ілесе алмайды, соңында proIAPP жинақталуына алып келеді. Атап айтқанда, N-терминалды бөліну орнында proIAPP өңделімінің бұзылуы амилоидты бастаудың маңызды факторы болып табылады. Амилоидтың қалыптасуы аралша β-жасушаларында апоптоздың немесе бағдарламаланған жасушалардың өлімінің маңызды медиаторы болуы мүмкін. 2008 жылғы зерттеуде диеталық семіздікке шалдыққан егеуқұйрықтарда лептин мен амилиннің бірге қолданылуы гипоталамустың лептинге сезімталдығын қалпына келтіре отырып, салмақ жоғалтуға синергиялық әсер ететіні хабарланды. Алайда клиникалық сынақтарда 2011 жылы 2-фазада антидене белсенділігіне байланысты мәселе туындағандықтан зерттеу тоқтатылды, бұл бұрын аяқталған клиникалық зерттеуде препаратты қабылдаған екі пациентте метрелептиннің салмақ жоғалту әсерін жойған болуы мүмкін. Зерттеуде адам лептин гормонының бір түрі – метрелептин және Амилиннің қант диабетіне қарсы препараты – Симлин бір семіздікке қарсы терапия ретінде біріктірілді. Протеомикалық зерттеу адам амилинінің бета-амилоидпен (Abeta) ортақ токсикалық мақсаттарын бөлісетінін көрсетті, бұл 2-типті қант диабеті мен Альцгеймер ауруының токсикалық механизмдерінің ұқсас екенін көрсетеді.
Фармакология
Адам амилинінің синтетикалық аналогы, 25, 26 және 29-орындарда пролинмен алмастырылған, немесе прамлинтид (саудалық атауы Symlin) 2005 жылы 1- және 2-типті қант диабеті бар ересектерде қолдануға бекітілді. Инсулин және прамлинтид, екеуі де тамақтан бұрын бөлек инъекцияланады, тамақтан кейінгі қан қызылшасының өзгеруін реттеу үшін бірлесіп жұмыс істейді. Амилиннің бір бөлігі инсулин деградациялаушы ферментімен ыдырайды. Амилиннің тағы бір ұзақ әсерлі аналогы – Novo Nordisk компаниясы әзірлеп жатқан Cagrilintide (қазіргі кезде 3-фазалық сынақтарда, CagriSema саудалық атауымен Semaglutide-мен бірге аптасына бір рет тері астына инъекция түрінде) 2-типті қант диабеті мен семіздікті емдеу мақсатында қолданылады.
Қабылдағыштар
Амилин жоғары сәйкестікпен байланысатын кем дегенде үш ерекше рецептор кешені бар болып көрінеді. Үш кешеннің де негізгі құрамында кальцитонин рецепторы бар, және оған қоса RAMP1, RAMP2 немесе RAMP3 рецепторлық белсенділікті өзгертетін үш протеиннің бірі кіреді.