牛胰岛素是牛胰脏中胰岛β-细胞所分泌的一种调节糖代谢的蛋白质激素,是一种多肽。其一级结构1955年由英国桑格(S.Sanger)测定。牛胰岛素在医学上有抗炎、抗动脉硬化、抗血小板聚集、治疗
骨质增生、治疗
精神疾病等作用。中国是第一个合成人工牛胰岛素的国家。1965年,中国科学院上海生物化学研究所在所长王应睐的组织领导下,与北京大学和中国科学院上海有机化学研究所的科学家通
力合作,在经历了多次失败后,终于在世界上第一次用人工方法合成出具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素。人工牛胰岛素的合成,标志着人类在认识生命、探索生命奥秘的征途上迈出了重要的一步。
在1965年9月17日我国完成了结晶牛胰岛素的全合成。经过严格鉴定,它的结构、生物活力、物理化学性质、结晶形状都和天然的牛胰岛素完全一样。这是世界上第一个人工合成的蛋白质,为人类认识生命、揭开生命奥秘迈出了可喜的一大步。这项成果获1982年中国自然科学一等奖。
1953年,英国人F. SangerSanger由于测定了牛胰岛素的一级结构而获得1958年诺贝尔化学奖。
牛胰岛素简称BHb,可以用小角X射线散射进行表征。
化学结构
牛胰岛素是一种蛋白质分子,它的化学结构于1955年由英国的科学家桑格测定、阐明:牛胰岛素分子是一条由21个氨基酸组成的A链和另一条由30个
氨基酸组成的B链,通过两对二硫链
连结而成的一个双链分子,而且A链本身还有一对二硫键。
以后,科学家们又陆续测定了不同生物来源的
胰岛素,发现与桑格首次确定的牛胰岛素的化学结构大体相同。
人胰岛素也是如此,只有:A链的第8位由苏氨酸代替丙氨酸、第10位由异亮氨酸代替缬氨酸;B链的第30位由苏氨酸代替丙氨酸。
人工合成牛胰岛素
当美国的维格纳奥德(V. du Vigneand,1901-1974)于1953年合成了第一个天然多肽激素(他因此而获得了1955年度的诺贝尔化学奖),英国的桑格(F. Sanger,1918-)于1955完成了胰岛素的全部测序工作(他因此而获得了1958年度的诺贝尔化学奖)之后,人工合成胰岛素就成了一项世界性的热门课题。据媒体报道,1955-1965年间,在世界范围内共有10个研究小组在进行胰岛素的人工合成 。
研究路线的确定 1956年,即在桑格因率先测定了牛胰岛素的化学结构,并由此而获得了诺贝尔奖的第二年,另一位英国著名科学家在国际权威的《自然》杂志评论文章中预言:“人工合成胰岛素还有待于遥远的将来”。在这种情况下,1958年的上半年,
中科院上海生化所的科技人员提出研究“人工合成胰岛素”这一意义重大、难度很高、国际上还没有人开始研究的基础科研项目。
然而,对于一个
蛋白质的合成来说,必须拿到了与天然物的生物活性和结构完全相同的纯产物,才能算得上实现了它的全合成。由于胰岛素
分子不但化学结构复杂,而且还具有蛋白质分子的特定构象。因此,人工合成胰岛素不仅要完成肽链的合成,而且还要求使合成的肽链能够折叠成具有与天然胰岛素同样构象的活性分子。而当时的胰岛素的“家族”中,牛胰岛素是唯一被测定了化学结构的,于是便作出了人工合成牛胰岛素的审慎抉择。
这一重大基础科研项目一经提出,立即得到中国国家领导的重视。在
王应睐所长的同意和支持下,决定将已有的由钮经义领导的蛋白质人工合成组、
曹天钦领导的蛋白质结构功能组和邹承鲁领导的酶组联合起来,成立一个由曹天钦任组长的“五人领导小组”,采用五路进军的方案,即1、抓住天然胰岛素A、B链拆合的关键;2、加强多肽的合成力量,发展
多肽合成;3、组织生产原料氨基酸和多肽合成试剂;4、开展有关胰岛素构象的研究,并从胰岛素酶解产物中分离纯化天然肽段,以期用作化学合成或酶促合成更大肽段的原料;5、开展肽链的酶促合成和转肽反应的研究,向着牛胰岛素人工合成研究的成功彼岸挺进。
运输条件和保存方法冰袋运输,干粉-20℃避光干燥保存。
母液配制和保存方法不溶于水。可溶于稀醋酸或稀盐酸(pH 2-3),配制2mg/ml的母液。母液按照单次使用剂量,分装冻存于-20℃,避免反复冻融。
另外,用低蛋白吸附滤膜过滤除菌后的母液,或者加有合适的抑菌剂如0.1%的硫柳汞或的母液,可以放在2-8℃下贮存高达6个月。
注意事项1)胰岛素溶液不能进行高压灭菌。
2)本品也可溶于125mM NaHCO
3。不推荐配制碱性储存液,因为高pH值会提高脱酰胺反应和蛋白聚集。
3)为了您的安全和健康,请穿实验服并戴一次性手套操作。