Thu nhận insulin người tái tổ hợp từ mô hình mini proinsulin biểu hiện trọng escherichia coli

Người ta đã nhận thấy rằng bệnh tiểu đường là một trong những căn bệnh đe dọa nghiêm trọng tới sức khoẻ của con người.Trên thế giới, con số những người mắc bệnh tiểu đường ước tính khoảng từ 151 triệu đến 171 triệu (năm 2000), và dự kiến con số này sẽ là 221 triệu (năm 2010), năm 2030 sẽ lên đến 366 triệu người. Và đương nhiên, việc gia tăng con số những người mắc bệnh tiểu đường sẽ kéo theo sự gia tăng các biến chứng của căn bệnh này như thần kinh, xơ vữa động mạch… Theo ước tính, số người tử vong trên thế giới do bệnh tiểu đường trong năm 2000 là 2,9 triệu và con số này sẽ còn tiếp tục gia tăng. Trong đó, tiểu đường type 2 chiếm khoảng hơn 90% tổng số ca bệnh. Điều đó đòi hỏi phải tìm ra những hướng tiệp cận mới cho việc ngăn ngừa và điều trị căn bệnh này. Bệnh tiểu đường là một căn bệnh chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Tiểu đường gây ra do tác động phức tạp giữa gene và các yếu tố môi trường, từ đó dẫn tới sự bất bình thường trong quá trình điều hoà lượng glucose trong cơ thể liên quan tới những vấn đề về hormone insulin. Insulin là một hormone được tiết ra bởi tế bào beta trong đảo Langerhans của tuyến tụy khi động vật tiêu ăn thức ăn, đây là hormone quan trọng nhất cho quá trình lưu trữ, sử dụng đường, acid amin và acid béo và duy trì lượng đường trong máu. Hàm lượng đường trong máu (hay còn gọi là hàm lượng glucose trong máu) là nguồn năng lượng thiết yếu cho cơ thể. Nếu lượng đường trong máu không duy trì ở mức bình thường có thể gây ra những căn bệnh nguy hiểm. Hàm lượng đường trong máu tăng có thể gây ra sự bài tiết đường qua nước tiểu, kết quả là bị mất glucose, hiện tượng này còn gọi là bệnh tiểu đường. Nếu tình trạng này tiếp diễn trong thời gian dài, sẽ gây ra những biến chứng nguy hiểm trong mô, các cơ quan của cơ thể. Mặt khác, hàm lượng đường trong máu giảm dẫn đến năng lượng cung cấp cho cơ thể bị thiếu hụt gây nguy hiểm cho sự duy trì cơ thể sống. Hàm lượng đường trong máu được duy trì ở mức bình thường là do sự cân bằng giữa các yếu tố làm tăng lượng đường trong máu (như glucagon, hormone, cortisol, catecholamine) với các yếu tố làm giảm lượng đường trong máu. Insulin là hormone duy nhất có thể làm giảm lượng đường trong máu. Do đó, khi khả năng tiết hormone này giảm đi (do một số nguyên nhân) thì insulin không cung cấp đủ cho cơ thể gây ra bệnh tiểu đường phụ thuộc insulin (InsulinDependent Diabetes Mellitus IDDM), còn gọi là tiểu đường type I. Với những bệnh nhân mắc tiểu đường type I thì insulin là phương thuốc điều trị duy nhất. Insulin người là một polypeptide bao gồm một chuỗi A với 21 acid amin và một chuỗi B với 30 acid amin, có một cầu nối disulfur trong chuỗi A và 2 cầu nối disufur nối giữa hai chuỗi A và B. Insulin ban đầu được tổng hợp ở dạng “preproinsulin” (tiền insulin) trên ribosome trong tế bào beta trong đảo Langerhans của tuyến tụy. Preproinsulin là một phân tử dạng thẳng bao gồm: một peptide tín hiệu chứa 24 acid amin (SP), chuỗi B, peptide C với 31 acid amin (C) và chuỗi A nối với nhau theo thứ tự SPBCA. Khi vận chuyển qua lưới nội chất, peptide tín hiệu bị phân cắt tạo ra proinsulin (BCA). Proinsulin hình thành cầu nối disulfur trong lưới nội chất, hình thành cấu trúc bậc ba. Proinsulin bị phân cắt bởi enzyme PC13 tại liên kết giữa chuỗi B và peptide C và sau đó bị phân cắt bởi enzyme PC2 ngay vị trí liên kết giữa chuỗi A và peptide C. Hai acid amin đầu N của peptide nối với đầu C của chuỗi B khi bị phân cắt bởi PC13 sẽ được phân cắt ra khỏi chuỗi B bởi enzyme carboxypeptidase H. Kết quả cuối cùng của quá trình phân cắt tạo thành insulin.