胰岛素固定及与多肽作用研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

糖尿病是一种因胰岛素分泌缺陷或胰岛素作用不足所致的以高血糖为主要特征的代谢紊乱综合征。糖尿病的慢性高血糖与多种器官损害，功能障碍有关。而糖尿病中以2型为主，占比超过90%。糖尿病的患病率逐年上升，已成为全球非传染性疾病中最具流行性的疾病。根据国际糖尿病联盟（idf）12月1日在“2015年世界糖尿病大会”上最新发布的第7版糖尿病概览（diabetesatlas），世界范围内共有4.15亿成年人患有糖尿病，即每11人中便有1人患有糖尿病。该最新版结合了糖尿病类型，显示自从2013年发布的上版概览以来，全世界共增加了3.1千万的成年糖尿病患者（who2012：全世界有3.47亿人患有糖尿病）。其中中国和印度的糖尿病人数最多，分别为1.1亿和6.9千万，太平洋岛托克劳和瑙鲁的成人糖尿病患病率最高，分别为30%和24%。

糖尿病最终治疗药物是胰岛素，可是部分糖尿病患者出现胰岛素抗性，并因此导致糖尿病发生发展。胰岛素在细胞水平的作用是由胰岛素与靶细胞膜胰岛素受体结合所启动，胰岛素受体家族属于受体酪氨酸激酶大家族(rtks)的Ⅱ型亚家族,成员的结构均为由2个α亚基和2个β亚基通过二硫键连接所构成的四聚体(α2β2),习惯上也经常将每个αβ称为1个受体的αβ单体，其功能是充当变构效应的酶，其中α亚基抑制β亚基的活性，当胰岛素结合到α亚基时就导致β亚基激酶活性脱抑制，然后发生β亚基的构象变化和酪氨酸自磷酸化作用，激活酪氨酸激酶的活性位点，使得下游底物的酪氨酸残基发生磷酸化，从而引发生物信号的传递，导致一系列生物效应的发生。因此，加强对胰岛素受体的研究就变得非常有意义了。胰岛素受体的结构特点有：在构成胰岛素受体家族（α2β2）四聚体的4个亚基中,2个α亚基完全位于细胞膜外,是与配体结合的亚基。β亚基是穿膜亚基,其膜内部分具有酪氨酸蛋白激酶活性,对于细胞的信号产生和传递有重要作用。β亚基含3个区域(膜外区、跨膜区和膜内区):其中(1)膜外区由暴露在细胞表面的n端区域组成;(2)跨膜区横跨细胞膜,主要由强疏水性残基构成的;(3)膜内区位于β亚基的c端,处在胞浆中。

近年来，国际上关于糖尿病的突破性研究大多都是将研究重点放在胰岛素上，虽然胰岛素受体的研究还是有很多的，但是关键结构未得到阐明，所以在胰岛素受体上的突破性进展却很少，只是知道胰岛素受体家族均由多个模块化的结构域(modulardomains)组成,以β亚基跨膜区为界,ir的胞外结构域包括:富含亮氨酸的l1和l2(leucine-richrepeat)结构域,富含半胱氨酸的cr(cysteine-rich)结构域,以及3个类纤连蛋白fnⅢ-1、fnⅢ-2和fnⅢ-3结构域(fibronectintypeⅢdomain)，fnⅢ-2结构域中还包括由120个氨基酸组成的插入域(insertdomain，id),其中含有多个连接αβ亚基和αα亚基的二硫键。研究表明,l1结构域和id结构域是与配体结合的2个重要结构域，相对而言，关于胰岛素的结构与功能的研究就已经比较透彻了，因此虽然胰岛素受体结构大多已了解，但仍然有部分结构未予解析，特别是与胰岛素亲和作用的关键部位。本课题根据现在的推演来看，与胰岛素结合的关键部位很可能是一短肽类，所以我们就是要利用亲和作用的原理用胰岛素将胰岛素受体的关键部位钓取出来，再利用质谱分析及生物信息学的方法预测胰岛素受体亲和部位的结构特点，最终弄清楚了胰岛素受体的亲和部位的结构特点，将有利于糖尿病治疗的进一步研究，因此，本课题有理论及应用上的意义。

2. 研究的基本内容与方案

实验的主要内容：

1.考马斯亮蓝法测定样品蛋白质含量

2.利用hrp标记样品多肽以及sds-page电泳检测

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅相关文献和资料，确定实验思路和技术方案；

第3周：完成开题报告，同时进行实验准备；

第4周：利用hrp标记样品蛋白以及sds-page电泳检测；

4. 参考文献（12篇以上）

1.the first three domains of the insulin receptor differ structurally from the insulin-like growth factor 1 receptor in the regions governing ligand specificity .meizhen lou,thomas p. j. garrett,neil m. mckern,peter a. hoyne . pnas august 15, 20062.structureoftheinsulinreceptorectodomain revealsafolded-overconformation .neil m. mckern ,michael c. lawrence, victor a. streltsov .nature|vol 443|14 september 20063. 张弘，乔志松，冯佑民. 胰岛素受体的配体结合结构域的克隆与表达，生物化学与生物物理学报，2000,32(6):627-632

4. 岳俊杰，梁龙，王月兰等. 胰岛素受体胞外区三维结构的模建及结构功能关系，生物技术通讯，2002，13（1），30-33

5. 张巍，杜丽，王凤阳等. 胰岛素受体底物 ph 结构域相互作用蛋白结构和功能研究进展，生物技术通讯，2009，20（2），270-272