20. 全球糖尿病患者高达数亿, 自1921年班廷提取胰岛素并用于治疗糖尿病以来, 胰岛素拯救了无数糖尿病患者的生命,人类生产胰岛素的技术也在不断提高。
(1)在人类胰岛B细胞中,胰岛素基因最初表达的是由 110个氨基酸残基构成的链状胰岛素原前体(下图1,图中aa代表氨基酸), 肽链由 N端(游离-NH₂端) 的S区引导进入
________,随后S区被切去。肽链的氨基酸之间通过形成多个氢键等, 从而使得肽链能
________,形成有一定空间结构的胰岛素原(B-C-A)。
(2)胰岛素原借助囊泡被转运至高尔基体。当机体接到胰岛素需求指令后,高尔基体内的酶再切除胰岛素原中的C区,C区被切除后胰岛素原的结构进一步改变,最终形成A 区与 B区相连的活性胰岛素。上述S区、C区被酶切除的过程就是
________(氢键/二硫键/肽键) 水解的过程。胰岛素是蛋白质,三个二硫键正确搭配的意义是
________。
(3)活性胰岛素仍然要借助于囊泡, 才能安全高效地分泌到细胞外, 分泌到细胞外的过程依赖于生物膜的
________,并消耗能量。胰岛素的功能主要指胰岛素促进
________,从而增加血糖去向, 降低血糖浓度。
(4)鉴于活性胰岛素仅含 A区和B区, 专家以大肠杆菌为受体,设计的人胰岛素基因工程生产技术路线(AB 表达法) 是: 化学合成目的基因→目的基因分别与质粒连接→构建成pIA1 和pIB1质粒→pIA1和pIB1质粒分别导入大肠杆菌受体→表达人胰岛素的A区和B区→A区与B区混合形成二硫键→活性胰岛素。AB表达法中目的基因的具体名称是
________。因一些胰岛素蛋白形成了错误的二硫键,而没有生物活性,由此法生产重组人胰岛素效益低、成本高。专家进一步研究认为,在胰岛B细胞内C区可能起到组装A区和B区的“脚手架”作用。为验证此假说,他们采用
________酶以人胰岛 B 细胞的 mRNA为初始模板合成DNA,再扩增DNA 获得目的基因,然后制备B-C-A多肽链,最后再用酶模拟细胞内的过程将C区切除(图2) 。由此(BCA表达法)生产成本大幅度降低。