hce_nchu
115年
普通生物及生化概論
第 75 題
In diabetes treatment, the long-acting insulin glargine can provide stable basal insulin levels. Compared to native human insulin, what changes were made to its amino acid sequence that reduce its solubility at subcutaneous physiological pH to form microprecipitates, thereby prolonging its duration of action?
- A The last three amino acids of the B chain were removed.
- B Asparagine (Asn) at position 21 of the A chain is replaced with glycine (Gly), and two arginines (Arg) are added to the C-terminus of the B chain.
- C The proline (Pro) at position 28 and the lysine (Lys) at position 29 of the B chain were swapped.
- D The linkage positions of the disulfide bonds were altered to hide the receptor-binding region.
思路引導 VIP
若我們希望一種蛋白質在皮下環境（$pH \approx 7.4$）中變得「較不穩定、容易沉澱」以延長吸收時間，根據等電點的原理，我們會希望這蛋白質的 $pI$ 是更接近酸性，還是更向中性（$7.0$ 附近）靠攏呢？此外，若要達成這樣的電荷改變，我們應該在胜肽鏈上增加帶負電荷還是帶正電荷的胺基酸殘基？
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AI 詳解
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恭喜你正確答對了！這題考驗的是對臨床常用藥物——**長效胰島素甘精（Insulin glargine）**分子結構微調的精確掌握。你能從眾多類似的胰島素類似物選項中辨識出正確的修飾位點，顯示你對蛋白質化學性質與臨床應用的關聯有很紮實的理解。
蛋白質等電點與溶解度的調控
長效胰島素設計的核心在於改變其等電點（isoelectric point, $pI$）。原生人胰島素的 $pI$ 約為 5.4，在皮下組織的生理環境（$pH \approx 7.4$）下溶解度較高。藉由在 B 鏈末端額外加入兩個帶正電荷的鹼性胺基酸——精胺酸（$Arg$），並將 A 鏈第 21 位的天門冬醯胺（$Asn$）替換為較穩定的甘胺酸（$Gly$），成功將其 $pI$ 提高至約 6.7。當此酸性藥液注入皮下後，由於環境 $pH$ 接近其等電點，溶解度會驟降並形成微沈澱（microprecipitates），進而達成緩慢且穩定的藥效釋放。
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