Insulina, hormonul hipoglicemiant produs de celulele Beta din
pancreasul endocrin, este o proteina de dimensiuni relativ mici, pe care baza de date SCOP (Structural Classification of Proteins) o incadreaza in clasa \"Proteine mici, Grupa Insulin-like\". Este formata din doua lanturi polipeptidice, care insumeaza 51 de aminoacizi. in solutie, in functie de concentratie si de pH, se gaseste sub forma de monomeri, dimeri si hexameri, care au forma unor cristale romboedrice. Tendinta la oligomerizarc produce mici variatii ale lanturilor laterale si ale lantului central, ca rezultat al constrangerilor pe care le impune structura cuaternara structurii tertiare, insa care nu influenteaza actitatea moleculei (1). Desi dupa primele cercetari s-a crezut ca
insulina are o greutate moleculara mai mare (aprox. 12.000 daltoni), s-a constatat ulterior ca aceasta se datora oligomerizarii si ca greutatea reala este de 5.808 daltoni. Molecula de insulina este formata din doua lanturi polipeptidice, lantul A acid, format din 21 de aminoacizi si lantul B, bazic, format din 30 de aminoacizi. Cele doua lanturi sunt unite prin doua punti disulfidice, Cis A 7 - Cis B 7 si Cis A 20 - Cis B 19, iar lantul A mai are o punte disulfidica \"interna\" Cis A 6 - Cis A11. Lantul A este o structura aparent compacta in jurul careia este infasurat lantul B.
Monomerul de insulina este o structura globulara cu un \"nucleu\" hidrofob si o manta formata in principal din aminoacizi polari avand insa si doua zone hidrofobe care in cursul dimerizarii si hexamerizarii sunt acoperite. Insulina folosita initial era in stare amorfa, pana in 1925 cand Abel a reusit pentru prima data cristalizarea insulinei, iar noua ani mai tarziu Scott a descoperit faptul ca cristalele romboedrice sunt complexe de Zn-insulina. Analiza cristalelor cu raze X s-a lacut initial cu o rezolutie de 2,8 A, (Hodgkin 1969) ajungandu-se apoi pana la 1,1 A, (1981). Hexamerul de insulina este format din asamblarea a trei dimeri de insulina in jurul a doi ioni de Zn, situati la o distanta de 17 A,, in directa relatie cu His B 10 din fiecare dimer. Lantul A are doua regiuni anti-paralele care formeaza un alfa-helix imperfect, silizate prin legatura disulfidica interna, iar cele doua extremitati, -COOH si NH2 sunt siluate in acelasi . Lantul B are de asemenea, o conformatie de alfa-helix, iar la nivelul glicinelor din pozitiile B20 si B23 se produce rasucirea acestuia in sens invers ceea ce ii confera aspectul literei V. Legatura disulfidica A7-B7 este situata la suprafata moleculei, iar legatura A20-B19 face parte din nucleul hidrofob (1).
La pH neutru si la concentratii fiziologice (aprox lng/ml) insulina este distribuita sub forma de monomeri (forma activa a hormonului), pentru ca la concentratii mai mari sa formeze dimeri, iar in prezenta Zn sa se produca asocierea in hexameri. Formarea dimerilor este mediata de interactiunile hidrofobe dintre mai multi aminoacizi din lantul B, care formeaza si legaturi de hidrogen cu aceiasi regiune (B24-B26) din molecula vecina.
Granulele secretorii mature din celulele Beta-pancreaticc contin arii dense de aprox 50A, diametru, cu o conformatie asemanatoare cu a cristalului hexameric de insulina. S-a propus astfel ca hexamerul cu doi ioni de Zn este forma de depozitare a insulinei, aceasta forma raspunzand atat criteriului de eficienta a depozitarii si ferind in acelasi timp insulina de actiunea enzimelor proteolitice (Blundell et al 1972). Studii ulterioare (prin rezonanta magnetica nucleara) au demonstrat faptul ca hexamerul 2 Zn-insulina mai contine un locus, in centrul hexamerului, in care este legat un ion de Ca, care are de asemenea un efect silizator.
La concentratii de 10 ori mai mari ale Zn decat cele necesare cristalizarii insulinei si cand in locul fosfatului se foloseste acetatul ca solutie tampon, produsul dene insolubil la pH de 7,4. Cu aceasta tehnologie au fost produse doua insuline cu efect prelungit, insulina \"Ultralentei\", forma cristalina si cu efect mai indelungat si insulina \"Semilentei\", forma amorfa cu un efect mai scurt.
Amestecarea insulinei cu protamina, in prezenta Zn, fenolului sau meta-crczolului produce un precipitat. Acest precipitat a fost realizat pentru prima data de catre Hagedorn si colaboratorii la Copenhaga in incercarile de a prelungi efectul insulinei administrata subcutan. Ei au constatat ca acest precipitat, obtinut prin titrarc, are o solubilitate minima la pH-ul fiziologic. In cursul titrarii se produce un moment in care proportia este cea potrita, pe care Hagedorn 1-a numit \"izofan\". Analiza chimica ulteriora a acestui precipitat arata o proportie de doi ioni de Zn si 22 de molecule de fenol per hexamer si o molecula de protamina la 8,5 monomeri de insulina (Derewnda etal, 1989).
