Insulinherstellung

Insulin ist ein sowohl für Tiere als auch Menschen lebenswichtiges Peptidhormon, welches in den β-Zellen der Bauchspeicheldrüse gebildet wird.

Insulin ist eines von zwei Hormonen, welche die Traubenzuckerkonzentration im Blut regulieren. Insulin ist dabei das einzige Hormon, das den Blutzuckerspiegel senken kann. Die Aufgabe des ihm entgegengestellten Hormones Glucagon ist es, den Blutzuckerspiegel zu erhöhen.
Wird kohlenhydratreiche Nahrung aufgenommen, steigt der Blutzuckerspiegel oftmals stark an. Als Reaktion darauf schütten die β-Zellen Insulin aus, um diesen zu senken.

Insulin wird durch Biosynthese gebildet. Diese Synthese findet in den β-Zellen der Langerhansschen Inseln der Bauchspeicheldrüse statt.
In einem ersten Schritt wird die mRNA im endoplasmatischen Retikulum zu Präproinsulin translatiert.
Der weitere Prozess verläuft in zwei Schritten ab, zuerst wird das Molekül durch die Bildung von Disulfidbrücken gefaltet und danach entsteht durch Abspaltung von Signalpeptid und C-Peptid das Insulinmolekül.

Das Präproinsulin besteht aus einer Signalsequenz mit 24 Aminosäuren, einer A-Kette mit 21 einer B-Kette mit 30 und einer C-Kette mit ebenfalls 30 Aminosäuren.
Die Faltung vollzieht sich durch Bildung von drei Disulfidbrücken (zwei zwischen dem A- und B-Peptid, eine innerhalb des A-Peptids).
Wenn das Präproinsulin das endoplasmatische Retikulum verlässt, entsteht durch Abspaltung der Signalsequenz das Proinsulin.
Dieses wird in den Golgi-Apparat aufgenommen und gespeichert.. Eventuell wird dann noch die C-Kette abgespalten.
Nun hat das Insulin seine endgültige Struktur erhalten, bestehend aus zwei Peptidketten die durch zwei Disulfidbrücken miteinander verbunden sind.

Ist die Bildung dieses Hormones im menschlichen Körper nicht möglich,  sei es durch eine Entfernung der Bauchspeicheldrüse oder Krankheit wie Diabetes mellitus und ähnlichem, muss Insulin künstlich hergestellt werden.
Zu Beginn der Insulinforschung konnte Insulin nur durch Entnahme aus Bauchspeicheldrüsen von z.B. Hunden oder Rindern entnommen werden, dieses war jedoch für den Menschen nicht nutzbar.

1982 gelang es erstmals, Humaninsulin durch gentechnisch veränderte Bakterien in großer Menge herzustellen.
Dabei wurden Enzyme von der DNA durch ein "Insulin-Gen" abgespalten. Das selbe Gen spaltete außerdem Plasmide von Bakterien ab.
Die nun vorhandenen Enzyme und Plasmide setzen sich an einer Schnittstelle zusammen. Das gesamte Konstrukt wird in Bakterienzellen der gleichen Art eingebracht. Neue Erbeigenschaften werden durch die gentechnisch veränderten Bakterien weitergegeben.
Die nun vorhandenen Bakterien stellen durch einen Stoffwechsel einen Eiweiß-Stoff her: Das Insulin.
Nachdem sich dieses in den Bakterienzellen abgelagert hat und die Bakterien abgetötet worden sind, erfolg eine chemische Nachbereitung zum reinen Human-Insulin.

Das sind die beiden Wege um an Insulin zu gelangen.

erarbeitet von Sam Endrigkeit