La insulina es una hormona polipeptídica, producida y secretada por las células beta de los islotes de Langerhans del páncreas.La insulina permite la entrada de glucosa en las células, así interviene en el control de la glucemia y en el metabolismo de los nutrientes, para la síntesis de componentes celulares como el glucógeno y los triglicéridos.Cuando no se produce insulina suficiente o cuando el organismo del animal no utiliza eficazmente la insulina que secreta, aparecen trastornos en los niveles de la glucosa en sangre, como la resistencia a la insulina y la diabetes.Gran número de estudios demuestran que la insulina como medicamento, es una alternativa segura, efectiva y tolerable para el tratamiento a largo plazo de la diabetes tipo 1 y la diabetes tipo 2.El aislamiento y la purificación de la insulina por F. Banting en el laboratorio de Fisiología de J. Macleod fue reconocido con el Premio Nobel en 1923 para ambos.
En 1869, mientras estudiaba la estructura del páncreas bajo un microscopio, Paul Langerhans, un estudiante de medicina en Berlín, identificó algunos cúmulos de tejido previamente inadvertidos dispersos por toda la masa del páncreas. La función de los "pequeños cúmulos de células", posteriormente conocidos como islotes de Langerhans, permaneció inicialmente desconocida, pero Édouard Laguesse sugirió más tarde que podrían producir secreciones que desempeñan un papel regulador en la digestión.
En 1901, el médico y científico estadounidense Eugene Lindsay Opie dio otro paso importante al aislar la función del páncreas a los islotes de Langerhans. Declaró: "La diabetes mellitus se produce cuando el resultado de una lesión del páncreas es causado por la destrucción de los islotes de Langerhans y ocurre solo cuando estos cuerpos están parcial o totalmente destruidos".
En 1909, el investigador belga Jean de Meyer acuñó el nombre de insulina (derivado del latín insula, ‘isla’) para designar a una sustancia, no identificada, producida por los islotes que Paul Langerhans describió como «...montículos redondeados», como ínsulas.Coincidentemente, en 1916 Edward Albert Sharpey-Schafer describió en profundidad que las islas pancreáticas son capaces de secretar una sustancia capaz de controlar el metabolismo de la glucosa, a la que también denominó "insulina".
En 1916 Nicolae Paulescu desarrolló en Bucarest un extracto pancreático acuoso que, cuando se inyectaba en un perro diabético, tenía un efecto normalizador sobre los niveles de azúcar en la sangre. En 1921 escribió cuatro artículos sobre el trabajo realizado.
En 1921 Frederick Grant Banting, Charles Best, James Collip y J.J.R. Macleod de la Universidad de Toronto aislaron y purificaron la insulina. Otros investigadores habían producido antes extractos con efectos similares, pero se habían detenido al comprobar que causaban reacciones tóxicas. Banting y Macleod recibieron el Premio Nobel en 1923 por el descubrimiento. En una comunicación privada, Arne Tiselius, exdirector del Instituto Nobel, expresó su opinión personal de que Paulescu era igualmente merecedor del premio en 1923.
En 1923, las compañías farmacéuticas obtuvieron la licencia para producir insulina sin pagar derechos de autor, años después fue accesible. En ese año ya se producía insulina suficiente como para comercializar. Se lograban extraer unas 3500 Unidades de insulina (U) por cada kilogramo (kg) de tejido pancreático de vaca o cerdo.
En 1951 Frederick Sanger aclaró la secuencia de aminoácidos de la insulina. Este resultado le valió su primer Premio Nobel de química en 1958.Rosalyn Sussman Yalow recibió el Premio Nobel de Medicina de 1977 por el desarrollo del radioinmunoanálisis para la insulina.
Entre los vertebrados, la insulina conserva una íntima similitud estructural. Por ejemplo, la insulina bovina difiere de la humana en solo tres aminoácidos, mientras que la porcina difiere solo en uno, por lo tanto, las insulinas de procedencia animal tienen la misma efectividad que la humana. La insulina de los túnidos es similar a la humana, y clínicamente efectiva para su uso en humanos, fue utilizada en Japón hasta 1956.
Aún la insulina del invertebrado Caenorhabditis elegans, un nematodo, es muy similar en estructura, tiene efectos celulares muy parecidos y se produce de manera análoga a la de los humanos. De modo que es una proteína que se ha preservado a lo largo de la evolución del tiempo, sugiriendo su rol fundamental en el control metabólico animal.
El péptido C, producto del desdoblamiento de la proinsulina, difiere considerablemente entre las diferentes especies.
La estructura secundaria de la insulina es muy compleja para el tamaño de la molécula, presentando motivos de estructura hélice alfa (α) y giro beta (β) en ambas cadenas y lámina beta (β) en la cadena B.
La conformación estructural de la insulina es esencial para su actividad como hormona. La insulina es sintetizada y almacenada en el cuerpo en forma de un hexámero, es decir, una unidad compuesta por seis insulinas, mientras que su forma activa es la de una hormona monómero, es decir, la molécula de insulina sola. Seis moléculas de insulina permanecen inactivas por largo tiempo en su forma hexamérica, como forma de almacenamiento de disponibilidad rápida y protección de la altamente reactiva molécula de insulina.
En el humano el gen INS, que codifica la pre-proinsulina de cadena única de 110 aminoácidos, precursora de la insulina, está localizado en el cromosoma 11 (brazo p, banda 15.5).
El gen de la insulina humana (INS) es pequeño de 1425 pares de bases ubicado en el cromosoma 11 y está compuesto por 3 exones separados por 2 intrones.
Se han identificado una variedad de alelos mutantes en la región que codifica al gen. También se han descrito varias secuencias reguladoras a nivel de la región promotora del gen de la insulina humana sobre la cual se unen los factores de transcripción. En general, se sabe que las cajas A se unen a factores Pdx1, que las cajas E se unen a NeuroD, las cajas C sobre MafA y que las secuencias denominadas elementos de respuesta al cAMP se unen sobre los factores de transcripción CREB. Se han descubierto también varios silenciadores genéticos que inhiben la transcripción de la insulina.
La insulina se sintetiza en las células beta (β), las cuales representan en el humano, el 60-70 % de todas las células endócrinas del páncreas. La síntesis de la insulina se realiza a partir de su pre-pro-hormona una cadena única, que en el humano es de ciento diez aminoácidos y con masa molecular de 11 981 daltons (Da), la que es transformada en pro-hormona llamada proinsulina, y esta última en insulina.Esta molécula precursora, por acción de enzimas proteolíticas conocidas como prohormona convertasas, específicamente la proproteína convertasa 1 y la proproteína convertasa 2, así como la exoproteasa carboxipeptidasa E.
La producción endógena de insulina es regulada en varios pasos a lo largo de su ruta sintética. Primero sobre la transcripción del ADN, específicamente a nivel del gen de la insulina. Luego a nivel de la estabilidad del ARNm y a nivel de la traducción del ARNm. Finalmente, también se regula a nivel de las modificaciones postraducción.[cita requerida]