Биотехнология ответственный редактор академик И. И. Гительзон

Получение рекомбинантного инсулина
Гормон инсулин построен из двух полипептидных цепей, А и Б, дли-
ной 20 и 30 аминокислот соответственно. Последовательность цепей была 
установлена в 1955 г. Сэнгером. Синтез обеих цепей, включающий 170 
химических реакций, в 1963 г. был реализован в США, ФРГ и Китае. Но 
перенести такой сложный процесс в промышленность оказалось невоз-
можным. Получали инсулин до 1980 г. за счет выделения его из поджелу-
дочной железы (поджелудочная железа коровы весит 200–250 г., а для 
получения 100 г кристаллического инсулина требуется до 1 кг исходного 
сырья). Поэтому потребности в нем удовлетворяли не полностью. Так, в 
1979 г. из 6 млн. зарегистрированных больных сахарным диабетом инсу-
лин получали только 4 млн. человек. В 1980 г. датская компания «Ново 
индастри» разработала метод превращения инсулина свиньи в инсулин 
человека ферментативным замещением остатка аланина, который являет-
ся 30-й аминокислотой в цепи В, на остаток треонина. В результате был 
получен однокомпонентный инсулин человека 99 % чистоты. В организме 
животного две полипептидные цепи исходно являются частями одной 
белковой молекулы длиной 109 аминокислот – это препроинсулин. При 
синтезе в клетках поджелудочной железы первые 23 аминокислоты слу-
жат сигналом для транспорта молекулы сквозь мембрану клетки. Эти 
аминокислоты отщепляются, и образуется проинсулин длиной 86 амино-
кислот.
В 1980 г. Гилберт с коллегами выделили мРНК инсулина из опухоли 
β-
клеток поджелудочной железы крысы (в то время не разрешали манипу-
лировать генами человека) (рис. 4.3). Полученную ДНК-копию мРНК 
встроили в плазмиду pBR 322, в среднюю часть гена пенициллиназы 
(фермент в норме выделяется из клетки), которую транспортировали в 
бактерию. Сконструированная плазмида, как оказалось, содержала ин-
формацию о структуре проинсулина, а не препроинсулина. При трансля-
ции мРНК в клетках E. coli синтезировался гибридный белок, содержащий 
последовательности пенициллиназы и проинсулина. Гормон из этого бел-
ка выщепляли трипсином. Было доказано, что полученный таким образом 
белок влияет на сахарный обмен аналогично гормону поджелудочной же-
лезы. В 1979 г. в США в течение трех месяцев синтезировали гены, коди-
рующие А- и В-цепи инсулина; гены были собраны из 18 и 11 олигонук-
леотидов соответственно. Далее гены были встроены, как и при получении 
соматостатина, в плазмиду в конце гена 
β-галактозидазы кишечной палочки.

---

133 
В клетках E. coli также осуществлен синтез проинсулина, а не только 
его отдельных цепей. На выделенной матричной мРНК синтезировали 
ДНК-копию. Синтез проинсулина имеет определенные преимущества, так 
как процедуры экстракции и очистки гормона минимальны.
Совершенствование техники получения генноинженерных штаммов-
продуцентов с помощью различных приемов (амплификацией плазмид, 
инкапсулированием вводимых рекомбинантных ДНК, подавлением про-
теолитической активности реципиентных клеток) позволило получить 
высокие выходы гормона, до 200 мг/л культуры. Медико-биологические и 
клинические испытания генноинженерного белка показали пригодность 
препарата, и в 1982 г. он был допущен к производству во многих странах.
а
б
в
г
Pst
Pst
Pst
Ген устойчивости
к тетрациклину
Ген устойчивости
к тетрациклину
Ген
пенициллиназы
Ген
пенициллиназы
Пенициллиназа
Ген
проинсулина
Проинсулин
Инсулин
Рис. 4.3. Биосинтез инсулина крысы в сконструированных клетках E. coli
(по Gilbert e.a., 1980).
а) карта плазмиды pBR322 c двумя генами – пенициллиназы и устойчивости к тетрациклину;
б) карта, полученная при определении последовательности кДНК рекомбинантной плазмиды
в продуцирующем инсулин клоне E. coli; в) гибридный белок; г) биологически активный инсулин
после удаления пенициллиназы и сегмента проинсулина. 

---

134