Receptora insuliny JeSt struktury białka eksponowane na zewnątrzkomórkowej stronie membrany plazmatycznej wielu komórkach ciała ludzkiego i innych ssaków. Naturalnym ligandem tego receptora jest insulina.
Insulina jest hormonem syntetyzowanym przez komórki ß wysepek Langerhansa endokrynnej części trzustki, organu zlokalizowanego w jamie brzusznej, który syntetyzuje enzymy trawienne i hormony.
Wizualizacja transbłonowej sygnalizacji indukowanej przez ligandy na receptorze insuliny. Theresia Gutmann, Kelly H. Kim, Michal Grzybek, Thomas Walz, Ünal Coskun
Insulina syntetyzowana i uwalniana przez trzustkę wiąże się ze swoim receptorem na błonie plazmatycznej komórek docelowych i w wyniku tego wiązania ligand-receptor zostaje wyzwolony szereg procesów wewnątrzkomórkowych, które ostatecznie sprzyjają wejściu glukozy do tych komórek.
Insulina jest odpowiedzialna za aktywację wielu reakcji anabolicznych lub syntetycznych związanych z metabolizmem węglowodanów, tłuszczów i białek.
Receptory insuliny są glikoproteinami utworzonymi przez cztery podjednostki z ich częściami na końcu aminowym i karboksylowym w regionie cytoplazmatycznym. Kiedy te receptory wiążą się z insuliną, zlepiają się ze sobą i tworzą endocyt.
W otyłości i cukrzycy typu II liczba receptorów insuliny jest zmniejszona, co częściowo wyjaśnia oporność na insulinę, która towarzyszy tym stanom patologicznym.
cechy
Receptory insuliny są częścią rodziny receptorów błonowych, które mają miejsca wiązania dla hormonów o charakterze białkowym. Te typy hormonów nie mogą przenikać przez błony komórkowe, więc ich działanie metaboliczne odbywa się poprzez ich receptory.
Insulina jest hormonem peptydowym związanym z promowaniem syntetycznych reakcji zwanych łącznie reakcjami anabolicznymi, które są związane z metabolizmem węglowodanów, tłuszczów i białek.
Wiele komórek ma receptory insuliny, głównie komórki mięśniowe, komórki wątroby i komórki tłuszczowe. Jednak inne komórki, które najwyraźniej nie są komórkami docelowymi insuliny, również posiadają receptory insuliny.
Wnikanie glukozy do komórek, w niektórych tkankach, jest uzależnione od insuliny, ponieważ w nich białka odpowiedzialne za ułatwioną dyfuzję glukozy znajdują się w małych kawałkach błony tworzących pęcherzyki wewnątrzkomórkowe.
Kiedy insulina wiąże się ze swoim receptorem w tego typu komórkach insulinozależnych, transportery glukozy zlokalizowane w pęcherzykach wewnątrzkomórkowych poruszają się i pojawiają się na powierzchni błony komórkowej, gdy pęcherzyki te łączą się z tą błoną.
Przykładem tego mechanizmu są między innymi komórki mięśni szkieletowych i tkanki tłuszczowej.
Receptory insuliny mają stosunkowo krótki okres półtrwania wynoszący około 7 do 12 godzin, więc są stale syntetyzowane i degradowane. U ssaków stężenie receptorów wynosi około 20000 receptorów na komórkę.
Kiedy insulina wiąże się z receptorem, następuje zmiana konformacyjna receptora, poruszają się sąsiednie receptory, powstają mikroagregaty, a następnie receptor ulega internalizacji. W tym samym czasie generowane są sygnały, które następnie wzmacniają odpowiedzi.
Struktura
Kolorowy dimeryczny receptor insulinowy. Domeny L1 (niebieski), CR (cyjan), L2 (zielony), FnIII-1 (żółty), FnIII-2 (pomarańczowy), FnIII-3 (czerwony). Fletcher01
Gen kodujący receptor insulinowy znajduje się na chromosomie 19 i ma 22 egzony. Receptor ten składa się z czterech podjednostek glikoproteiny połączonych wiązaniami disiarczkowymi.
Jest syntetyzowany w retikulum endoplazmatycznym początkowo jako pojedynczy łańcuch polipeptydowy o długości około 1382 aminokwasów, który jest następnie fosforylowany i rozszczepiany w celu utworzenia podjednostek α i β.
Cztery podjednostki receptora insulinowego to dwie alfa (α) o masie cząsteczkowej 140 000 Da i dwie mniejsze beta (β) o przybliżonej masie cząsteczkowej 95 000 Da.
Podjednostki α są pozakomórkowe i są odsłonięte na zewnętrznej powierzchni błony komórkowej. Z drugiej strony podjednostki β przechodzą przez błonę i są odsłonięte lub wystają na wewnętrzną powierzchnię błony (zwróconą w stronę cytoplazmy).
Podjednostki α zawierają miejsce wiązania insuliny. W jednostkach β znajduje się miejsce wiązania ATP, które aktywuje funkcję kinazy tej podjednostki i indukuje autofosforylację receptora na resztach tyrozyny podjednostki β.
Receptory te są częścią rodziny receptorów związanych z enzymami cytoplazmatycznymi, takimi jak kinaza tyrozynowa, enzym, który jest aktywowany, gdy insulina wiąże się z receptorem i inicjuje proces fosforylacji i defosforylacji szeregu enzymów, które będą odpowiedzialne za efekty. tempo metabolizmu insuliny.
cechy
Mechanizm działania insuliny. Wydalana przez trzustkę insulina krąży we krwi (λ = 30 min) przed związaniem się z receptorem insuliny (IR). Luuis12321
Podjednostka α receptorów insuliny ma miejsce wiązania dla insuliny. Kiedy ta jednostka wiąże się ze swoim ligandem, zachodzą zmiany konformacyjne w strukturze receptora, które aktywują podjednostki β, które są odpowiedzialne za mechanizmy transdukcji sygnału, a tym samym za działanie insuliny.
W domenach cytoplazmatycznych receptora aktywowana jest kinaza tyrozynowa, która inicjuje przekazywanie sygnałów poprzez kaskadę kinaz. Najpierw następuje fosforylacja lub autofosforylacja receptora insulinowego, a następnie fosforylacja tzw. Substratów receptora insulinowego lub IRS.
Opisano cztery substraty receptora insuliny oznaczone IRS-1, IRS-2, IRS-3 i IRS-4. Ich fosforylacja zachodzi w resztach tyrozyny, seryny i treoniny. Każdy z tych substratów jest powiązany z różnymi kaskadami kinaz zaangażowanymi w metaboliczne działanie insuliny.
Na przykład:
- Wydaje się, że IRS-1 są związane z wpływem insuliny na wzrost komórek.
- IRS-2 są związane z efektami metabolicznymi hormonu, takimi jak wzrost syntezy glikogenu, lipidów i białek oraz z translokacją białek, takich jak białka receptorowe, i transportu glukozy.
Choroby
Cukrzyca to choroba, która dotyka bardzo duży procent światowej populacji i jest związana z defektami w produkcji insuliny, ale także ze słabą funkcją receptorów insulinowych.
Istnieją dwa rodzaje cukrzycy: cukrzyca typu I lub cukrzyca młodzieńcza, która jest insulinozależna, oraz cukrzyca typu II lub cukrzyca dorosłych, która nie jest insulinozależna.
Cukrzyca typu I jest spowodowana niewystarczającą produkcją insuliny i wiąże się z hiperglikemią i kwasicą ketonową. Cukrzyca typu II jest związana z czynnikami genetycznymi, które wpływają zarówno na produkcję insuliny, jak i funkcję receptora, i jest związana z hiperglikemią bez kwasicy ketonowej.
Bibliografia
- American Diabetes Association. (2010). Rozpoznanie i klasyfikacja cukrzycy. Opieka diabetologiczna, 33 (suplement 1), S62-S69.
- Berne, R. i Levy, M. (1990). Fizjologia. Mosby; Edycja międzynarodowa.
- Fox, SI (2006). Human Physiology (9th ed.). Nowy Jork, USA: McGraw-Hill Press.
- Guyton, A. i Hall, J. (2006). Podręcznik fizjologii medycznej (wyd. 11). Elsevier Inc.
- Lee, J. i Pilch, PF (1994). Receptor insulinowy: budowa, funkcja i sygnalizacja. American Journal of Physiology-Cell Physiology, 266 (2), C319-C334.