Рецептора инсулина представляет собой белковые структуры , выставленные на внеклеточной стороне плазматической мембраны многих клеток организма человека и других млекопитающих. Естественным лигандом этого рецептора является инсулин.
Инсулин - это гормон, синтезируемый β-клетками островков Лангерганса эндокринной части поджелудочной железы, органа, расположенного в брюшной полости, который синтезирует пищеварительные ферменты и гормоны.
Визуализация индуцированной лигандом трансмембранной передачи сигналов на рецепторе инсулина. Терезия Гутманн, Келли Х. Ким, Михал Гржибек, Томас Вальц, Юнал Коскун
Инсулин, синтезируемый и высвобождаемый поджелудочной железой, связывается со своим рецептором на плазматической мембране клеток-мишеней, и как следствие этого связывания лиганд-рецептор запускается серия внутриклеточных процессов, которые в конечном итоге способствуют проникновению глюкозы в указанные клетки.
Инсулин отвечает за активацию многих анаболических или синтетических реакций, связанных с метаболизмом углеводов, жиров и белков.
Рецепторы инсулина представляют собой гликопротеины, образованные четырьмя субъединицами с их амино- и карбоксильными концевыми частями в цитоплазматической области. Когда эти рецепторы связываются с инсулином, они слипаются и эндоцитируются.
При ожирении и диабете II типа количество рецепторов к инсулину уменьшается, и это частично объясняет резистентность к инсулину, которая сопровождает эти патологические состояния.
характеристики
Рецепторы инсулина являются частью семейства мембранных рецепторов, которые имеют участки связывания гормонов белковой природы. Этот тип гормонов не может проникать через клеточные мембраны, поэтому их метаболические эффекты осуществляются через их рецепторы.
Инсулин - это пептидный гормон, связанный со стимулированием синтетических реакций, которые в совокупности называются анаболическими реакциями, которые связаны с метаболизмом углеводов, жиров и белков.
Многие клетки имеют рецепторы инсулина, в основном мышечные клетки, клетки печени и жировые клетки. Однако другие клетки, которые явно не являются клетками-мишенями для инсулина, также обладают рецепторами инсулина.
Поступление глюкозы в клетки в некоторых тканях зависит от инсулина, поскольку в них белки, ответственные за облегченную диффузию глюкозы, находятся в небольших частях мембраны, образующих внутриклеточные везикулы.
Когда инсулин связывается со своим рецептором в этом типе инсулинозависимых клеток, переносчики глюкозы, расположенные во внутриклеточных везикулах, перемещаются и появляются на поверхности клеточной мембраны, когда эти везикулы сливаются с этой мембраной.
Клетки скелетных мышц и жировой ткани, среди прочего, являются примером этого механизма.
Рецепторы инсулина имеют относительно короткий период полураспада - от 7 до 12 часов, поэтому они постоянно синтезируются и разлагаются. У млекопитающих концентрация рецепторов составляет примерно 20 000 рецепторов на клетку.
Когда инсулин связывается с рецептором, происходит изменение конформации рецептора, соседние рецепторы перемещаются, образуются микроагрегаты, а затем рецептор интернализуется. В то же время генерируются сигналы, которые затем усиливают ответы.
Структура
Окрашенный димерный рецептор инсулина. Домены L1 (синий), CR (голубой), L2 (зеленый), FnIII-1 (желтый), FnIII-2 (оранжевый), FnIII-3 (красный). Fletcher01
Ген, кодирующий рецептор инсулина, расположен на 19 хромосоме и имеет 22 экзона. Этот рецептор состоит из четырех дисульфидно-связанных гликопротеиновых субъединиц.
Сначала он синтезируется в эндоплазматическом ретикулуме в виде единой полипептидной цепи из примерно 1382 аминокислот, которая затем фосфорилируется и расщепляется с образованием субъединиц α и β.
Четыре субъединицы рецептора инсулина - это две альфа (α) с молекулярной массой 140 000 Да и две меньшие бета (β) с приблизительной молекулярной массой 95 000 Да.
Субъединицы α являются внеклеточными и находятся на внешней поверхности клеточной мембраны. Субъединицы β, с другой стороны, пересекают мембрану и открываются или выступают на внутренней поверхности мембраны (обращенной к цитоплазме).
Субъединицы α содержат сайт связывания инсулина. В β-единицах имеется сайт связывания АТФ, который активирует киназную функцию этой субъединицы и индуцирует аутофосфорилирование рецептора по тирозиновым остаткам β-субъединицы.
Эти рецепторы являются частью семейства рецепторов, связанных с цитоплазматическими ферментами, такими как тирозинкиназа, фермент, который активируется, когда инсулин связывается с рецептором и запускает процесс фосфорилирования и дефосфорилирования ряда ферментов, которые будут отвечать за эффекты. скорость метаболизма инсулина.
Характеристики
Механизм действия инсулина. Выделяемый поджелудочной железой инсулин циркулирует в крови (λ = 30 мин) до связывания с рецептором инсулина (IR). Luuis12321
Субъединица инсулиновых рецепторов имеет сайт связывания инсулина. Когда эта единица связывается со своим лигандом, в структуре рецептора происходят конформационные изменения, которые активируют субъединицы β, которые отвечают за механизмы передачи сигнала и, следовательно, за эффекты инсулина.
В цитоплазматических доменах рецептора активируется тирозинкиназа, которая инициирует передачу сигналов через каскад киназ. Первое, что происходит, - это фосфорилирование или аутофосфорилирование рецептора инсулина, а затем фосфорилируются так называемые субстраты рецептора инсулина или IRS.
Описаны четыре субстрата рецептора инсулина, обозначенные как IRS-1, IRS-2, IRS-3 и IRS-4. Их фосфорилирование происходит по остаткам тирозина, серина и треонина. Каждый из этих субстратов связан с различными каскадами киназ, участвующими в метаболических эффектах инсулина.
Например:
- IRS-1, по-видимому, связаны с действием инсулина на рост клеток.
- IRS-2 связаны с метаболическими эффектами гормона, такими как увеличение синтеза гликогена, липидов и белков, а также с транслокацией белков, таких как рецепторные белки и белки транспорта глюкозы.
болезни
Диабет - это заболевание, которым страдает очень большой процент населения мира, и оно связано с дефектами производства инсулина, а также с плохой функцией рецепторов инсулина.
Существует два типа диабета: диабет I типа или юношеский диабет, инсулинозависимый, и диабет II типа или диабет взрослых, которые не зависят от инсулина.
Диабет I типа возникает из-за недостаточной выработки инсулина и связан с гипергликемией и кетоацидозом. Диабет II типа связан с генетическими факторами, которые влияют как на выработку инсулина, так и на функцию рецепторов, и связан с гипергликемией без кетоацидоза.
Ссылки
- Американская диабетическая ассоциация. (2010). Диагностика и классификация сахарного диабета. Уход за диабетом, 33 (Приложение 1), S62-S69.
- Берн, Р., и Леви, М. (1990). Физиология. Мосби; Международное издание Ed.
- Фокс, SI (2006). Физиология человека (9-е изд.). Нью-Йорк, США: McGraw-Hill Press.
- Гайтон, А., и Холл, Дж. (2006). Учебник медицинской физиологии (11-е изд.). Elsevier Inc.
- Ли Дж. И Пилч П. Ф. (1994). Рецептор инсулина: структура, функция и передача сигналов. Американский журнал физиологии-клеточной физиологии, 266 (2), C319-C334.