Amilin

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Amilin
(Polipeptidni insulski amiloid)
PBB GE IAPP 207062 at fs.png
Raspon ekspresije gena IAPP
PDB Ljudski amilin u SDS micelama: prikaz zasnovan na 2kb8.
Identifikatori
Simbol IAPP
Alt. simboli DAP; IAP
Entrez 3375
HUGO 5329
OMIM 147940
PDB 1KUW (RCSB PDB PDBe PDBj) 2G48, 2KB8, 3FPO, 3FR1, 3FTH, 3FTK, 3FTL, 3FTR, 3G7V, 3G7W, 3HGZ
RefSeq NM_000415.2
UniProt P10997
Ostali podaci
Lokus Chr. 12 Početak: 21,354,959 bp; Kraj: 21,379,980 bp p12p12.1, Početak: 21,354,959 bp; Kraj: 21,379,980 bp
Ideogram human chromosome 12.svg
Kod čovjeka, genski lokus IAPP je na kratkom (p) kraku hromosoma 12; pozicija:12p12.1.
Aminokiselinska sekvenca amilina sa disulfidnim mostom i mestima cijepanja enzima koji razgrađuju insulin, označen strelicama

Amilin ili otočićni amiloidni polipeptid i insulski amiloidni polipeptid (IAPP), je peptidni hormon od 37 aminokiselinskih ostataka.[1] Kosekretira se sa insulinom iz β-ćelije pankreasa, u omjeru od približno 100: 1 (insulin : amilin). Ima ulogu u regulaciji glikemije, usporavajući pražnjenje želuca i podstičući sitost, sprečavajući na taj način skokove u nivou glukoze u krvi nakon uzimanja hrane.

IAPP obrađuje kodirajuća sekvenca. od 89 ostataka. Proisletni amiloidni polipeptid (proIAPP, proamilin, proislet protein) proizvodi se u beta ćelijama (β-ćelijama) gušterače kao 67-aminokiselinski, 7404 daltonski propeptid i podvrgava se posttranslacijskim modifikacijama, uključujući cijepanje proteaze da bi se dobio amilin.[2]

Sinteza[uredi | uredi izvor]

ProIAPP sastoji se od 67 aminokiselina koji prat signalni peptid od 22 aminokiseline, koji se brzo odvaja nakon translacije kodirajuće sekvence od 89 aminokiselina. Ljudska sekvenca (od N– do C-kraja) je: (MGILKLQVFLIVLSVALNHLKA) TPIESHQVEKR^ KCNTATCATQRLANFLVHSSNNFGAILSSTNVGSNTYG^KR^ NAVEVLKREPLNYLPL.[2][3] Signalni peptid uklanja se tokom translacije proteina i transporta u endoplazmatski retikulum. U endoplazmatskom retikulumu, nastaje disulfidna veza između cisteinskih ostataka brojeva 2 i 7. [4]Kasnije na sekretornom putu, prekursor prolazi kroz dodatnu proteoliza wproteolizu i posttranslacijsku modifikaciju (označenu sa ^) . Sa N-kraja molekule u nastajanju, enzim proprotein-konvertaza 2 (PC2), uklanja 11 aminokiselina, dok se sa C-kraja molekule proIAPP uklanja 16, enzimom proprotein-konvertaza 1/3 (PC1 / 3).[5] Na C-kraju, karboksipeptidaza E zatim uklanja terminalne ostatke lizina i arginina.[6] Krajnja glicinska aminokiselina, koja je rezultat ovog cijepanja omogućava enzimu peptidilglicin alfa-amidirajuća monooksigenaza (PAM) da doda aminsku grupu. Nakon toga je završena transformacija proteina prekursora proIAPP u biološki aktivan IAPP (IAPP sekvenca: KCNTATCATQRLANFLVHSSNNFGAILSSTNVGSNTY).[2]

Regulacija[uredi | uredi izvor]

Ukoliko β-ćelije pankreasa proizvode i IAPP i insulin, oštećena funkcija β-ćelija (zbog lipotoksičnosti i glukotoksičnosti) uticat će na proizvodnju i oslobađanje i insulina i IAPP.[7]

Insulin i IAPP reguliraju slični faktori, jer imaju zajednički regulatorni promotorski motiv.[8] IAPP promotor se također aktivira podražajima koji ne utiču na insulin, kso što su faktor nekroze tumora alfa [9] i masne kiseline.[10] i masne kiseline. Jedna od glavnih karakteristika bolesti dijabetes tip 2 je inzulinska rezistencija. Ovo je stanje u kojem tijelo nije u stanju učinkovito koristiti inzulin, što rezultira njegovom povećanom proizvodnjom; s obzirom da su proinsulin i proIAPP kosekretorni, to rezultira povećanjem proizvodnje i proIAPP. Iako se malo zna o regulaciji IAPP, njegova veza s insulinom ukazuje da regulatorni mehanizmi koji utiču na insulin i na IAPP. Stoga razine glukoze u krvi imaju važnu ulogu u regulaciji sinteze proIAPP.

Funkcija[uredi | uredi izvor]

Amilin funkcionira kao dio endokrinog djelovanja gušterače i doprinosi kontroli glikemije. Peptid se izlučuje iz ostrvaca (insula) gušterače u cirkulaciju krvi, a peptidaza ga uklanjaju u bubrezima. Nema ga u urinu.

Amilinova metabolička funkcija dobro je okarakterizirana kao inhibitor pojave hranjivih , posebno glukoze, u plazmi. .[11] Stoga funkcionira kao sinergistički partner insulina, s kojim se kosekretira iz beta ćelija gušterače, kao odgovor na obroke hrane. Ukupni efekat je usporavanje pojave (Ra) glukoze u krvi nakon jela; to se postiže koordiniranim usporavanjem pražnjenja želuca, inhibicijom probavne sekrecije (želučana kiselina, enzimi gušterače i izbacivanjem žuči] i rezultirajućim smanjenjem unosa hrane. Pojava nove glukoze u krvi smanjuje se inhibicijom lučenja glukoneogenog hormona glukagona. Te radnje, koje se uglavnom provode putem glukozno osjetljivog dijela moždanog stabla, područje postrema, mogu pretjerati tokom hipoglikemije. Zajedno smanjuju ukupnu potražnju za insulinom.[12]

Amilin također djeluje u metabolizmu kostiju, zajedno sa srodnim peptidima, kalcitoninom i genom kalcitonin-vezanim peptidom.[11]

Amilin nokautiranih glodara nema normalno smanjenje apetita nakon konzumacije hrane. Budući da je amidirani peptid, kao i mnogi neuropeptidi, vjeruje se da je odgovoran za učinak na apetit.

Struktura[uredi | uredi izvor]

Ljudski oblik IAPP ima aminokiselinsku sekvencu KCNTATCATQRLANFLVHSSNNFGAILSSTNVGSNTY, sa disulfidnim mostom između ostataka cisteina 2 i 7. Za punu biološku aktivnost amilina, neophodni su i amidirani C-kraj i disulfidni most.[4] IAPP je sposoban stvoriti amiloidne fibrile in vitro. Unutar reakcije fibrilizacije rane, prefibrilarne strukture izuzetno su toksične za kulture beta-ćelija i insulama. Čini se da kasnija vlaknasta struktura amiloida ima i citotoksični učinak na ćelijske kulture. Studije su pokazale da su fibrili krajnji proizvod, a ne nužno najotrovniji oblik amiloidnih proteina/peptida uopće. Peptid koji ne stvara fibril (1–19 ostataka humanog amilina) je toksičan, kai i peptidi pune dužine, ali odgovarajući segment aminina pacova nije.Greška kod citiranja: Nevaljana oznaka <ref>; nevaljani nazivi, npr. možda ih je previše[13][14] It was also demonstrated by solid-state NMR spectroscopy that the fragment 20-29 of the human-amylin fragments membranes.[15] Pacovii i miševi imaju šest zamjena (od kojih su tri zamjene prolina na pozicijama 25, 28 i 29), za koje se vjeruje da sprečavaju stvaranje amiloidnih fibrila, iako nije potpuno vidljivo po njegovoj sklonosti stvaranju amiloidnih vlakana in vitro.[16][17] IAPP pacova nije toksičan za beta-ćelije, kada je preeksprimiran kod [[transgenoza|transgenih glodara.

Historija[uredi | uredi izvor]

IAPP su samostalno identifikovale dvije grupe, kao glavne komponente dijabetes-povezanih otočića amiloidnih depozita 1987.[18][19]

Razlika u nomenklaturi je uglavnom geografska; evropski istraživači preferiraju oznaku IAPP, dok američki više vole amilin. Neki istraživači obeshrabruju upotrebu "amilina" s obrazloženjem da se on može zamijeniti s istoimenom farmaceutskom kompanijom.

Klinički značaj[uredi | uredi izvor]

ProIAPP je povezan sa dijabetesom tipa 2 i gubitkom otočićnih β-ćelija.[20] Formiranje amiloidnih insula, pokrenuto agregacijom proIAPP-a, može doprinijeti ovom progresivnom gubitku β-ćelija otočića. Smatra se da proIAPP formira prve granule koje omogućavaju da se IAPP agregira i formira amiloid, što može dovesti do apoptoze β-ćelija izazvane amiloidom.

IAPP se zajedno liči s insulinom. Rezistencija na insulin kod dijabetesa tipa 2 stvara veću potražnju za proizvodnjom insulina što rezultira lučenjem proinsulina.[21] ProIAPP se izlučuje istovremeno, međutim, enzimi koji pretvaraju ove prekursornr molekule u insulin, odnosno IAPP, nisu u stanju pratiti visoki nivo sekrecije, što u konačnici dovodi do akumulacije proIAPP-a.

Konkretno, oštećena obrada proIAPP-a, koja se događa na mjestu cijepanja N-kraja, ključni je faktor u pokretanju sinteze amiloida.[21] Post-translacijska modifikacija proIAPP-a događa se i na karboksi kraju i na amino-kraju, alo prerada amino terminala događa se kasnije u sekrecijskom putu. To bi mogao biti jedan od razloga zašto je podložniji oštećenom procesu u uvjetima u kojima je sekrecija vrlo potrebna.[6] Dakle, stanja dijabetesa tipa 2 – visoke koncentracije glukoze i povećana sekretorna potražnja za insulinom i IAPP – može dovesti do oštećenja obrade N-krajeva proIAPP. Neobrađeni proIAPP tada može poslužiti kao nukleus na kojem se IAPP može akumulirati i formirati amiloid. [22]

Amiloidna formacija može biti glavni posrednik apoptoze ili programirane ćelijske smrti u β-ćelijama otočića.[22] U početku se proIAPP agregira u sekretornim vezikulama unutar ćelije. ProIAPP djeluje kao sjeme, sakupljajući sazreli IAPP unutar vezikula, stvarajući unutarćelijski amiloid. Kada se vezikule otpuste, amiloid raste dok sakuplja još više vanćelijskog IAPP-a. Sveukupni efekat je kaskada apoptoze, pokrenuta prilivom iona u β-ćelije.

Opća shema tvorbe tipova amiloida

Ukratko, oštećena obrada N-krajeva proIAPP važan je faktor koji inicira stvaranje amiloida i smrt β-ćelija. Ove amiloidne naslage su patološki znaci gušterače kod dijabetesa tipa 2. Međutim, još uvijek je nejasno da li je stvaranje amiloida uključeno u dijabetes tipa 2 ili je samo posljedica.[21] Ipak, jasno je da stvaranje amiloida smanjuje rad β-ćelija kod pacijenata s dijabetesom tipa 2. To sugerira da popravljanje obrade proIAPP može pomoći u sprečavanju smrti β-ćelija, nudeći nadu kao potencijalni terapijski pristup za liječenje dijabetesa tipa 2.

Amiloidne naslage koje potiču iz otočićnog amiloidnog polipeptida (IAPP ili amilin) obično se nalaze kod gušteračinih otočića pacijenata koji pate od oblika šećerne bolesti dijabetes melitus tip 2 ili imaju karcinom insulinom. Iako je povezanost amilina sa razvojem dijabetesa tipa 2 poznata već neko vrijeme, , [23] teže je utvrditi njegovu izravnu ulogu kao uzroka. Nedavni rezultati sugeriraju da aminlin, poput srodnog beta-amiloida (abeta) povezanog sa Alzheimerovom olešću, može inducirati smrt apoptotske ćelije u inzulin-proizvodećim beta ćelijama, efekat koji može biti bitan za razvoj dijabetesa tipa 2.[24]

Studija iz 2008. godine izvijestila je o sinergijskom efektu gubitka težine s leptinom i istovremenom primjenom amilina kod gojaznih pacova, izazvanog hranom, vraćanjem hipotalamiuse osjetljivosti na leptin.[25] Međutim, u kliničkim ispitivanjima, studija je zaustavljena u fazi 2, 2011., kada je problem koji uključuje aktivnost antitijela mogao neutralizirati učinak gubitka težine metreleptina kod dva pacijenta koji su uzimali lijek u prethodno završenoj kliničkoj studiji. Studija je kombinirala metreleptin, verziju ljudskog hormona leptina i pramlintida, koji je aminlinov lijek za Symlinov dijabetes, u terapiju gojaznosti.[26]Konačno, nedavna studija proteomike, pokazala je da ljudski amilin dijeli zajedničke ciljeve toksičnosti sa beta-amiloidom (abeta), pružajući dokaze da dijabetes tipa 2 i Alzheimerova bolest dijele uobičajene mehanizme toksičnosti.[27]

Farmakologija[uredi | uredi izvor]

Sintetski analog ljudskog amilina sa zamjenama prolina na pozicijama 25, 26 i 29, ili pramlintida (zaštitno ime Symlin), odobren je 2005. za upotrebu odraslih pacijenata i sa dijabetes melitus tip 1 i dijabetes melitus tip 2. Insulin i pramlintid, injektirani odvojeno, ali oba prije obroka, djeluju zajedno, kako bi kontrolirali izliv glukoze nakon obroka.[28]

Amilin je dijelom razgradiv enzimom koji razgrađuje insulin. [29][30]

Receptori[uredi | uredi izvor]

Čini se da postoje najmanje tri različita kompleksa receptora na koja se amilin veže s visokim afinitetom. Sva tri kompleksa sadrže kalcitoninski receptor u jezgri, plus jedan od tri proteina koji modificiraju aktivnost receptora, RAMP1, RAMP2 ili RAMP3.[31]

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ "Entrez Gene: IAPP islet amyloid polypeptide".
  2. ^ a b c Higham CE, Hull RL, Lawrie L, Shennan KI, Morris JF, Birch NP, Docherty K, Clark A (August 2000). "Processing of synthetic pro-islet amyloid polypeptide (proIAPP) 'amylin' by recombinant prohormone convertase enzymes, PC2 and PC3, in vitro". Eur. J. Biochem. 267 (16): 4998–5004. doi:10.1046/j.1432-1327.2000.01548.x. PMID 10931181.
  3. ^ "islet amyloid polypeptide precursor [Homo sapiens]". NCBI. (the current NCBI RefSeq)
  4. ^ a b Roberts AN, Leighton B, Todd JA, Cockburn D, Schofield PN, Sutton R, Holt S, Boyd Y, Day AJ, Foot EA (December 1989). "Molecular and functional characterization of amylin, a peptide associated with type 2 diabetes mellitus". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 86 (24): 9662–6. Bibcode:1989PNAS...86.9662R. doi:10.1073/pnas.86.24.9662. PMC 298561. PMID 2690069.
  5. ^ Sanke T, Bell GI, Sample C, Rubenstein AH, Steiner DF (November 1988). "An islet amyloid peptide is derived from an 89-amino acid precursor by proteolytic processing". J. Biol. Chem. 263 (33): 17243–6. PMID 3053705.
  6. ^ a b Marzban L, Soukhatcheva G, Verchere CB (April 2005). "Role of carboxypeptidase E in processing of pro-islet amyloid polypeptide in {beta}-cells". Endocrinology. 146 (4): 1808–17. doi:10.1210/en.2004-1175. PMID 15618358.
  7. ^ Defronzo RA (2009). "Banting Lecture. From the triumvirate to the ominous octet: a new paradigm for the treatment of type 2 diabetes mellitus". Diabetes. 58 (4): 773–795. doi:10.2337/db09-9028. PMC 2661582. PMID 19336687.
  8. ^ Höppener JW, Ahrén B, Lips CJ (August 2000). "Islet amyloid and type 2 diabetes mellitus". N. Engl. J. Med. 343 (6): 411–9. doi:10.1056/NEJM200008103430607. PMID 10933741.
  9. ^ Cai K, Qi D, Wang O, Chen J, Liu X, Deng B, Qian L, Liu X, Le Y (March 2011). "TNF-α acutely upregulates amylin expression in murine pancreatic beta cells". Diabetologia. 54 (3): 617–26. doi:10.1007/s00125-010-1972-9. PMID 21116608.
  10. ^ Qi D, Cai K, Wang O, Li Z, Chen J, Deng B, Qian L, Le Y (January 2010). "Fatty acids induce amylin expression and secretion by pancreatic beta-cells". Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 298 (1): E99–E107. doi:10.1152/ajpendo.00242.2009. PMID 19843871.
  11. ^ a b Pittner RA, Albrandt K, Beaumont K, Gaeta LS, Koda JE, Moore CX, Rittenhouse J, Rink TJ (1994). "Molecular physiology of amylin". J. Cell. Biochem. 55 Suppl: 19–28. doi:10.1002/jcb.240550004. PMID 7929615.
  12. ^ Ratner RE, Dickey R, Fineman M, Maggs DG, Shen L, Strobel SA, Weyer C, Kolterman OG (2004). "Amylin replacement with pramlintide as an adjunct to insulin therapy improves long-term glycaemic and weight control in Type 1 diabetes mellitus: a 1-year, randomized controlled trial". Diabet Med. 21 (11): 1204–12. doi:10.1111/j.1464-5491.2004.01319.x. PMID 15498087.
  13. ^ Brender JR, Hartman K, Reid KR, Kennedy RT, Ramamoorthy A (December 2008). "A single mutation in the nonamyloidogenic region of islet amyloid polypeptide greatly reduces toxicity". Biochemistry. 47 (48): 12680–8. doi:10.1021/bi801427c. PMC 2645932. PMID 18989933.
  14. ^ Nanga RP, Brender JR, Xu J, Veglia G, Ramamoorthy A (December 2008). "Structures of rat and human islet amyloid polypeptide IAPP(1-19) in micelles by NMR spectroscopy". Biochemistry. 47 (48): 12689–97. doi:10.1021/bi8014357. PMC 2953382. PMID 18989932.
  15. ^ Brender JR, Dürr UH, Heyl D, Budarapu MB, Ramamoorthy A (September 2007). "Membrane Fragmentation by an Amyloidogenic Fragment of Human Islet Amyloid Polypeptide Detected by Solid-State NMR Spectroscopy of Membrane Nanotubes". Biochim. Biophys. Acta. 1768 (9): 2026–9. doi:10.1016/j.bbamem.2007.07.001. PMC 2042489. PMID 17662957.
  16. ^ Palmieri, Leonardo C; Melo-Ferreira, Bruno; Braga, Carolina A; Fontes, Giselle N; Mattos, Luana J; Lima, Luis Mauricio (2013). "Stepwise oligomerization of murine amylin and assembly of amyloid fibrils". Biophys Chem. 181: 135–144. doi:10.1016/j.bpc.2013.07.013. PMID 23974296.CS1 održavanje: koristi se parametar authors (link)
  17. ^ Erthal, Luiza C; Marques, Adriana F; Almeida, Fábio C; Melo, Gustavo L; Carvalho, Camila M; Palmieri, Leonardo C; Cabral, Kátia M; Fontes, Giselle N; Lima, Luis Mauricio (2016). "Regulation of the assembly and amyloid aggregation of murine amylin by zinc". Biophys. Chem. 218: 58–70. doi:10.1016/j.bpc.2016.09.008. PMID 27693831.CS1 održavanje: koristi se parametar authors (link)
  18. ^ Cooper GJ, Willis AC, Clark A, Turner RC, Sim RB, Reid KB (1987). "Purification and characterization of a peptide from amyloid-rich pancreases of type 2 diabetic patients". Proceedings of the National Academy of Sciences. 84 (23): 8628–32. Bibcode:1987PNAS...84.8628C. doi:10.1073/pnas.84.23.8628. PMC 299599. PMID 3317417.
  19. ^ Westermark P, Wernstedt C, Wilander E, Hayden DW, O'Brien TD, Johnson KH (1987). "Amyloid fibrils in human insulinoma and islets of Langerhans of the diabetic cat are derived from a neuropeptide-like protein also present in normal islet cells". Proceedings of the National Academy of Sciences. 84 (11): 3881–3885. Bibcode:1987PNAS...84.3881W. doi:10.1073/pnas.84.11.3881. PMC 304980. PMID 3035556.
  20. ^ Paulsson JF, Westermark GT (July 2005). "Aberrant processing of human proislet amyloid polypeptide results in increased amyloid formation". Diabetes. 54 (7): 2117–25. doi:10.2337/diabetes.54.7.2117. PMID 15983213.
  21. ^ a b c Marzban L, Rhodes CJ, Steiner DF, Haataja L, Halban PA, Verchere CB (August 2006). "Impaired NH2-terminal processing of human proislet amyloid polypeptide by the prohormone convertase PC2 leads to amyloid formation and cell death". Diabetes. 55 (8): 2192–201. doi:10.2337/db05-1566. PMID 16873681.
  22. ^ a b Paulsson JF, Andersson A, Westermark P, Westermark GT (June 2006). "Intracellular amyloid-like deposits contain unprocessed pro-islet amyloid polypeptide (proIAPP) in beta cells of transgenic mice overexpressing the gene for human IAPP and transplanted human islets". Diabetologia. 49 (6): 1237–46. doi:10.1007/s00125-006-0206-7. PMID 16570161.
  23. ^ Hayden MR (September 2002). "Islet amyloid, metabolic syndrome, and the natural progressive history of type 2 diabetes mellitus". JOP. 3 (5): 126–38. PMID 12221327.
  24. ^ Lorenzo A, Razzaboni B, Weir GC, Yankner BA (April 1994). "Pancreatic islet cell toxicity of amylin associated with type-2 diabetes mellitus". Nature. 368 (6473): 756–60. Bibcode:1994Natur.368..756L. doi:10.1038/368756a0. PMID 8152488.
  25. ^ Roth JD, Roland BL, Cole RL, Trevaskis JL, Weyer C, Koda JE, Anderson CM, Parkes DG, Baron AD (May 2008). "Leptin responsiveness restored by amylin agonism in diet-induced obesity: evidence from nonclinical and clinical studies". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105 (20): 7257–62. Bibcode:2008PNAS..105.7257R. doi:10.1073/pnas.0706473105. PMC 2438237. PMID 18458326.
  26. ^ Darce, Keith (2011-03-16). "Amylin halts trial of weight-loss therapy".
  27. ^ Lim YA, Rhein V, Baysang G, Meier F, Poljak A, Raftery MJ, Guilhaus M, Ittner LM, Eckert A, Götz J (April 2010). "Abeta and human amylin share a common toxicity pathway via mitochondrial dysfunction". Proteomics. 10 (8): 1621–33. doi:10.1002/pmic.200900651. PMID 20186753.
  28. ^ "SYMLIN (pramlintide acetate)". Amylin Pharmaceuticals, Inc. 2006. Arhivirano s originala, 13. 6. 2008. Pristupljeno 2008-05-28.
  29. ^ Shen Y, Joachimiak A, Rosner MR, Tang WJ (October 2006). "Structures of human insulin-degrading enzyme reveal a new substrate recognition mechanism". Nature. 443 (7113): 870–4. doi:10.1038/nature05143. PMC 3366509. PMID 17051221.
  30. ^ Suva, Manoj (July 2015). "Role of Amylin in Obesity". Journal of PharmaSciTech. 5: 5–10. line feed character u |title= je na mjestu 19 (pomoć)
  31. ^ Hay DL, Christopoulos G, Christopoulos A, Sexton PM (November 2004). "Amylin receptors: molecular composition and pharmacology". Biochem. Soc. Trans. 32 (Pt 5): 865–7. doi:10.1042/BST0320865. PMID 15494035.

Dopunska literatura[uredi | uredi izvor]