Intrazellulärer Transport von Proinsulin in pankreatischen β-Zellen

In den pankreatischen Inseln umfasst die Bildung von β-sekretorischen Granulenkernen die frühe Homohexamerisierung von Proinsulin und die anschließende Insulinkondensation. Wir untersuchten die konformationale Reifung von Proinsulin, indem wir die Zugänglichkeit von proteinhaltigen Disulfidbindungen beobachteten. Proinsulin-Disulfide sind sofort nach der Synthese intakt, sind jedoch ≥90 % empfindlich gegenüber in vivo Reduktion mit 2 mM Dithiothreitol; das Auswaschen von Dithiothreitol führt zu Reoxidation, Proinsulintransport und Umwandlung in Insulin. Nach t ∼10 min wird neu synthetisiertes Proinsulin resistent gegenüber Disulfidreduktion, was mit dem Export aus dem endoplasmatischen Retikulum (ER) korreliert. Die Hemmung des ER-Exports mit Brefeldin A blockiert jedoch die Erreichung der Resistenz gegen Reduktion, und sobald Proinsulin im Golgi ankommt, widersteht es der Reduktion trotz Brefeldin-Behandlung. Darüber hinaus wird in vivo die Resistenz der Proinsulin-Disulfide nach einer mehr als 10-fachen Erhöhung von Dithiothreitol überwunden oder in vitro in Inseln, die in einem zinkfreien, aber nicht in einem zinkhaltigen Medium lysiert wurden. Der Einsatz von 30 mM Dithiothreitol in vivo zeigt eine weitere Abnahme der Zugänglichkeit von Disulfiden nach der Umwandlung von Proinsulin in Insulin. Die Inkubation von Inseln mit Chloroquin oder Zink erhöht bzw. vermindert die Zugänglichkeit von Insulin-Disulfiden. Wir vermuten, dass zwei wesentliche konformationale Änderungen, die in der Bildung des Granulenkerns kulminieren, die Proinsulin-Hexamerisierung und die Insulinkondensation, zinkempfindlich sind und beim Verlassen des ER und beim Eintreffen in unreifen sekretorischen Granulen auftreten.