Lektion 6

In der letzten Lektion haben Sie die Sequenz des Preproproteins analysiert. Nachdem das Preproprotein im Cytosol der Zelle synthetisiert wurde, wird es durch seine Signalsequenz zum endoplasmatischen Retikulum (ER) geleitet. Beim Durchtritt durch die Membran des endoplasmatischen Retikulums entsteht durch Abspaltung der Signalsequenz das Proinsulin mit 84 Aminosäuren. Das Signalpeptid verbleibt in den Zisternen des ER. Das Proinsulin wird im ER gefaltet, anschliessend in den Golgi-Apparat aufgenommen und gespeichert. Bei Bedarf wird die C-Kette durch spezifische Peptidasen (Proprotein-Convertase 1 und 2) abgespalten. Damit hat das Insulin seine endgültige Struktur erreicht.

Derzeit sind drei Verfahren etabliert, nach denen rekombinantes Human-Insulin hergestellt wird bzw. hergestellt wurde: 

1) Herstellung von humanem Insulin in Bakterien

Um  humanes Insulin in Bakterien herstellen zu können, bieten sich zwei alternative Strategien an: 

•  Man exprimiert die zwei Teilgene, die jeweils für die A- und für die B-Kette codieren. Dieses Verfahren ist mittlerweile jedoch obsolet.

• Man verwendet das natürliche Gen (mRNA-Sequenz)  als Informationsspeicher. In diesem Fall erhält man allerdings das Vorläuferprotein, das in nachgeschalteten, biochemischen Verfahren zum funktionellen Protein konvertiert werden muss.  

2)  Herstellung von humanem Insulin in Hefe

Bei diesem Verfahren wird ein sogenanntes Mini-Proinsulin in S. cerevisiae (Bäckerhefe) exprimiert. 

 
 Aufgabe 1




Worin liegt der Unterschied einer Proteinexpression in Bakterien bzw. Hefen? Wann sollte man eine Expression in Hefe der in Bakterien vorziehen? 



Wir wollen nun die Proteinexpression des Insulins in Bakterien näher verfolgen. Schauen Sie sich hierzu die folgende Animation an! Zwar zeigt sie das Prinzip für die Expression in Hefe. Dieses ist aber in Bakterien ähnlich.

How Insulin is made by yeast 

Aufgabe 2



Überlegen Sie sich mögliche Gründe, warum anstatt des Preproproteins in Bakterien nur das Proinsulin exprimiert wird.  

Gentechnische Herstellung von Insulin

Rekombinante Insulinproduktion