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Comparison of the dissociation kinetics of rapid-acting insulins lispro, aspart, glulisine and human insulin under physiologically relevant conditions. Dissociation kinetics after dilution were monitored directly in terms of the average molecular mass using combined static and dynamic light scattering. Changes in tertiary structure were detected by near-UV circular dichroism. Glulisine forms compact hexamers in formulation even in the absence of Zn2+. Upon severe dilution, these rapidly dissociate into monomers in less than 10 s. In contrast, in formulations of lispro and aspart, the presence of Zn2+ and phenolic compounds is essential for formation of compact R6 hexamers. These slowly dissociate in times ranging from seconds to one hour depending on the concentration of phenolic additives. The disadvantage of the long dissociation times of lispro and aspart can be diminished by a rapid depletion of the concentration of phenolic additives independent of the insulin dilution. This is especially important in conditions similar to those after subcutaneous injection, where only minor dilution of the insulins occurs. Knowledge of the diverging dissociation mechanisms of lispro and aspart compared to glulisine will be helpful for optimizing formulation conditions of rapid-acting insulins.
In dieser Arbeit wurden die Möglichkeiten und Grenzen für Zirkulardichroismus-Messungen mit Synchrotronstrahlung untersucht. Dazu wurde ein Messaufbau für Zirkulardichroismus-Messungen an zwei Strahlrohren am Berliner Elektronenspeicherring für Synchrotronstrahlung eingesetzt, die für Messungen im Bereich des ultravioletten Lichts geeignet sind. Eigenschaften der Strahlrohre und des Messaufbau wurden in einigen wichtigen Punkten mit kommerziellen Zirkulardichroismus-Spektrometern verglichen. Der Schwerpunkt lag auf der Ausdehnung des zugänglichen Wellenlängenbereichs unterhalb von 180 nm zur Untersuchung des Zirkulardichroismus von Proteinen in diesem Bereich. In diesem Bereich ist es nicht nur die Lichtquelle sondern vor allem die Absorption des Lichts durch Wasser, die den Messbereich bei der Messung biologischer Proben in wässriger Lösung einschränkt. Es wurden Bedingungen gefunden, unter denen der Messbereich auf etwa 160 nm, in einigen Fällen bis auf 130 nm ausgedehnt werden konnte. Dazu musste die Pfadlänge deutlich reduziert werden und verschieden Probenküvetten wurden getestet. Der Einfluss der dabei auftretenden Spannungsdoppelbrechung in den Probenküvetten auf das Messsignal konnte mit einem alternativen Messaufbau deutlich reduziert werden. Systematische Fehler im Messsignal und auftretende Strahlenschäden begrenzen jedoch die Zuverlässigkeit der gemessenen Spektren. Bei Proteinfilmen schränkt die Absorption von Wasser den Messbereich kaum ein. Es wurden jedoch meist deutliche Unterschiede zwischen den Spektren von Proteinfilmen und den Spektren von Proteinen in wässriger Lösung festgestellt. Solange diese Unterschiede nicht minimiert werden können, stellen Proteinfilme keine praktikable Alternative zu Messungen in wässriger Lösung dar.