من الجين إلى البروتين: رحلة تخليق هرمون الأنسولين في الخلايا بيتا البنكرياسية وتعديلاته البعدية

تخليق وفرز هرمون الأنسولين: رحلة معقدة داخل الخلية

يعد الأنسولين هرمونًا حيويًا يتم إنتاجه وتخزينه وإفرازه بواسطة خلايا بيتا، والتي تشكل جزءًا من جزر لانجرهانس في البنكرياس. عملية تخليق وفرز الأنسولين هي عملية معقدة تتضمن عدة مراحل، تبدأ بترجمة المعلومات الجينية وتنتهي بإفراز الأنسولين في الدم استجابةً لارتفاع مستوى السكر في الدم.

المرحلة الأولى: التخليق في الشبكة الإندوبلازمية

تكوين سلسلة الببتيد الأولية (Preproinsulin): تبدأ عملية تخليق الأنسولين بترجمة المعلومات الجينية المشفرة لجين الأنسولين في النواة. ينتج عن هذه العملية سلسلة ببتيدية طويلة تسمى "الببتيد الأولي للأنسولين" أو "Preproinsulin".
إزالة الببتيد الإشارة (Signal peptide): أثناء عملية الانتقال من السيتوسول إلى الشبكة الإندوبلازمية، يتم قطع الببتيد الإشارة من الببتيد الأولي بواسطة إنزيمات خاصة، مما يؤدي إلى تكوين "الأنسولين الأولي" أو "Proinsulin".

البنية الأساسية للأنسولين الأولي:

يتكون الأنسولين الأولي من ثلاث سلاسل ببتيدية رئيسية:

السلسلة A: تحتوي على النهاية الأمينية.
السلسلة B: تحتوي على النهاية الكربوكسيلية.
سلسلة C (C peptide): تربط بين السلسلتين A و B.

المرحلة الثانية: التعديل والتعبئة في الجهاز الجولجي

التقسيم البروتيني: داخل الشبكة الإندوبلازمية والجهاز الجولجي، يتعرض الأنسولين الأولي إلى مجموعة من الإنزيمات التي تقوم بتقسيم سلسلة C، مما يؤدي إلى تكوين الأنسولين النشط النهائي وسلسلة C.
التعبئة في حويصلات إفرازية: يتم تخزين جزيئات الأنسولين الناتجة وسلسلة C في حويصلات إفرازية داخل الخلية.
التعديلات البعدية: تخضع جزيئات الأنسولين لعدة تعديلات بعد الترجمة، مثل إضافة الجسور ثنائية الكبريت، والتي تساهم في استقرار البنية ثلاثية الأبعاد للأنسولين وزيادة فعاليته.

المرحلة الثالثة: الإفراز استجابةً لارتفاع السكر في الدم

الحث على الإفراز: عندما يرتفع مستوى السكر في الدم، يتم تحفيز خلايا بيتا على إفراز الأنسولين المخزن في الحويصلات الإفرازية.
اندماج الحويصلات مع الغشاء الخلوي: تندمج الحويصلات الإفرازية مع الغشاء الخلوي، مما يؤدي إلى إفراز الأنسولين وسلسلة C في الدم.

أهمية سلسلة C:

مؤشر على إفراز الأنسولين: غالبًا ما تستخدم سلسلة C كمؤشر لقياس كمية الأنسولين التي يفرزها البنكرياس.
دورها في طي الأنسولين: قد تلعب سلسلة C دورًا في طي الأنسولين بشكل صحيح داخل الخلية.

الخلاصة:

تعتبر عملية تخليق وفرز الأنسولين عملية معقدة تتطلب تنسيقًا دقيقًا بين مختلف العضيات الخلوية والإنزيمات. أي خلل في هذه العملية يمكن أن يؤدي إلى اختلال في تنظيم مستوى السكر في الدم، مما يساهم في الإصابة بمرض السكري.