[发明专利]用于治疗和诊断与胰岛素相关疾病的方法和组合物

说明书

发明背景

细胞蛋白质降解是一系列复杂的相互作用的过程。蛋白质分解代谢具有深远的临床意义。许多病理症状与蛋白质分解的增加有关，经常对患者造成损害。在未经控制的糖尿病(例如糖尿病患者中肌肉实体的丢失)、严重的应激反应(例如外伤、烧伤、脓毒病)、急性心肌梗死、慢性消耗性疾病(例如AIDS、癌症)和其它情况和疾病中经常发生过度的蛋白质和／或肌肉衰竭。

尽管传统上已经将溶酶体蛋白水解看作细胞蛋白降解的主要场所，但是近来的研究已经证实了胞质蛋白水解过程、特别是选择性蛋白水解途径的重要作用，诸如靶向蛋白质的降解和细胞蛋白水解中的短期改变(即通过胰岛素的抑制作用)。蛋白酶体和溶酶体是两种主要的亚细胞蛋白水解区室。这两种区室受胰岛素影响。在极限条件(胰岛素总体缺乏)下激活溶酶体自噬，而在大多数生理和病理生理条件(例如应激反应)下蛋白酶体可以是胰岛素的主要靶向物(例如膳食后蛋白水解的减少)。

前体是在每种生物体中主要各细胞类型的细胞溶胶内发现的普遍存在的圆柱状细胞器，占总细胞蛋白质的1-2％。在发现该前体与高分子量多催化蛋白酶(MCP)相同时，将其名称变为蛋白酶体。多催化蛋白酶具有多个不同的催化位点(多达5个)和SDS凝胶上带有20-35kDa范围多重带的特征带型。多催化蛋白酶及其成分是部分复合蛋白水解系统，该系统包括不同分子形式(15S、20S和26S)和不同途径(ATP依赖性、遍在蛋白质、和非ATP依赖性)。

对该系统的开发已经得到了高度的关注并且发展迅速。近来的证据支持蛋白酶体(胞质蛋白水解复合物)作为细胞蛋白质更新中的中心成分这一结论。蛋白酶体的活性对于遍在蛋白质介导的蛋白水解、胰岛素改变的蛋白水解、抗原加工、编程性蛋白死亡、细胞生长和分化以及许多其它的蛋白水解依赖性细胞功能来说是重要的。尽管在大多数情况下多催化蛋白酶与所有的细胞降解功能有关，但是对于其控制来说几乎不了解。

胰岛素降解酶(IDE)胰岛素酶首先由其对降解胰岛素的相对高的特异性而被鉴定。随后，尽管胰岛素对所述的酶具有最高的亲和性，但是人们已经认识了用于胰岛素降解酶的其它底物。虽然已经有大量关于诸如分子量、蛋白水解活性的类型和最佳pH这样基本特性的不同报导，但是证明所述酶的特征仍然是困难的。特别是蛋白质的纯化难以理解，这是由于不稳定性和随不同的手段而改变的各种性能。通过对同种性的纯化和随后对cDNA的分离已经明确了某些有争论的问题。胰岛素降解酶与传统蛋白酶类没有同源性，而是所提出的带有所需Zn²⁺而不带有典型Zn²⁺结合位点的金属蛋白酶新型总纲的最初代表。胰岛素降解酶具有约110，000道尔顿的分子量。

胰岛素降解酶对于细胞加工和降解胰岛素来说是重要的。细胞胰岛素降解的一般特征与该酶的特性相一致，且胰岛素降解酶存在于胰岛素开始降解的内体中。胰岛素的细胞降解产物与公知的胰岛素降解酶的裂解位点相一致。然而，胰岛素降解酶的初级细胞位置是胞质，且该酶存在于所有经检测的细胞类型中、包括不结合和摄入胰岛素的细胞，从而提示胰岛素降解酶具有比单纯的胰岛素降解更宽的功能。这一概念得到了从大肠杆菌到人的生物体中存在胰岛素降解酶及其进化保守性的支持。还证实胰岛素降解酶可以得到试验性地调节并与细胞的生长及分化有关。

胰岛素降解酶已显示出可以调节多催化蛋白酶或蛋白酶体的活性。可以从细胞溶胶中分离出一种胰岛素降解酶和多催化蛋白酶的复合物。在维持这些酶的相关性的条件下，胰岛素抑制了某些而不是所有这种多催化酶的底物的多催化蛋白酶的降解。在通过纯化而分离胰岛素降解酶和多催化蛋白酶后，胰岛素的作用消失。胰岛素降解酶、多催化蛋白酶及其复合物与蛋白质的分解代谢有关。

然而，还没有发现一般可接受的胰岛素的胞内作用，也没有研究过这类作用。对产生胰岛素的胞内作用的已知机理缺乏了解因而解决这些难题的途径受到了限制。由于在介导细胞蛋白水解中蛋白酶体有重要的作用，所以用于改变和评估改变蛋白酶体活性的系统对涉及可变蛋白质分解代谢的疾病诸如糖尿病、应激反应、AIDS、癌症等具有重要的临床意义且有了对这类系统的需求。

发明的概要