Den insulinreceptoren er en proteinstrukturer eksponeret på den ekstracellulære side af plasmamembranen af mange celler i det menneskelige legeme og andre pattedyr. Den naturlige ligand for denne receptor er insulin.
Insulin er et hormon, der er syntetiseret af ß-cellerne i Langerhans-holmene i den endokrine del af bugspytkirtlen, et organ placeret i bughulen, som syntetiserer fordøjelsesenzymer og hormoner.
Visualisering af ligandinduceret transmembrane signalering ved insulinreceptoren. Theresia Gutmann, Kelly H. Kim, Michal Grzybek, Thomas Walz, Ünal Coskun
Insulinet syntetiseret og frigivet af bugspytkirtlen binder til dets receptor på plasmamembranen i målcellerne, og som en konsekvens af denne ligand-receptorbinding udløses en række intracellulære processer, der til sidst fremmer indtræden af glukose i nævnte celler.
Insulin er ansvarlig for aktivering af mange anabolske eller syntetiske reaktioner relateret til metabolismen af kulhydrater, fedt og proteiner.
Insulinreceptorer er glycoproteiner dannet af fire underenheder med deres amino- og carboxylterminale dele i det cytoplasmatiske område. Når disse receptorer binder til insulin, klumper de sig sammen og endocytter.
Ved fedme og type II-diabetes reduceres antallet af insulinreceptorer, og dette forklarer delvist insulinresistensen, der ledsager disse patologiske tilstande.
egenskaber
Insulinreceptorer er en del af en familie af membranreceptorer, der har bindingssteder for hormoner af protein karakter. Disse typer hormoner kan ikke krydse cellemembraner, så deres metaboliske virkninger udføres gennem deres receptorer.
Insulin er et peptidhormon, der er associeret med at fremme syntetiske reaktioner, kaldet samlet anabolske reaktioner, som er forbundet med metabolismen af kulhydrater, fedt og proteiner.
Mange celler har insulinreceptorer, hovedsageligt muskelceller, leverceller og fedtceller. Imidlertid har andre celler, der tilsyneladende ikke er insulinmålceller, også insulinreceptorer.
Tiltrædelsen af glukose i celler i nogle væv er afhængig af insulin, da proteiner, der er ansvarlige for den lette diffusion af glukose, findes i dem i små membranstykker, der danner intracellulære vesikler.
Når insulin binder til sin receptor i denne type insulinafhængige celler, bevæger sig glukosetransportørerne placeret i de intracellulære vesikler og vises på overfladen af cellemembranen, når disse vesikler smelter sammen med denne membran.
Skelettemuskler og fedtvævceller er blandt andet et eksempel på denne mekanisme.
Insulinreceptorer har en relativt kort halveringstid på ca. 7 til 12 timer, så de syntetiseres og nedbrydes konstant. Hos pattedyr er receptorkoncentrationen ca. 20.000 receptorer pr. Celle.
Når insulin binder til receptoren, forekommer en receptorkonformationel ændring, naboceptorer bevæger sig, mikroaggregater produceres, og derefter receptoren internaliseres. Samtidig genereres der signaler, der derefter forstærker svarene.
Struktur
Farvet dimerinsulinreceptor. Domæner L1 (blå), CR (cyan), L2 (grøn), FnIII-1 (gul), FnIII-2 (orange), FnIII-3 (rød). Fletcher01
Genet, der koder for insulinreceptoren, er lokaliseret på kromosom 19 og har 22 eksoner. Denne receptor består af fire disulfidbundne glycoprotein-underenheder.
Det syntetiseres i det endoplasmatiske retikulum indledningsvis som en enkelt polypeptidkæde på ca. 1.382 aminosyrer, der derefter phosphoryleres og spaltes til dannelse af a- og p-underenhederne.
De fire underenheder af insulinreceptoren er to alphas (a) med en molekylvægt på 140.000 Da og to mindre betas (ß) med en tilnærmelsesvis molekylvægt på 95.000 Da.
A-underenhederne er ekstracellulære og eksponeres på den ydre overflade af cellemembranen. P-underenhederne på den anden side krydser membranen og udsættes for eller stikker ud på membranens indre overflade (mod cytoplasma).
A-underenhederne indeholder bindingsstedet for insulin. I ß-enhederne er der et bindingssted for ATP, der aktiverer kinase-funktionen af denne underenhed og inducerer receptor-autophosphorylering ved tyrosinresterne af ß-underenheden.
Disse receptorer er en del af en familie af receptorer, der er forbundet med cytoplasmatiske enzymer, såsom tyrosinkinase, et enzym, der aktiveres, når insulin binder til receptoren og igangsætter en proces med phosphorylering og dephosforylering af en række enzymer, der vil være ansvarlig for virkningerne. metaboliske hastigheder på insulin.
Funktioner
Mekanisme for virkning af insulin. Udskilt af bugspytkirtlen cirkulerer insulin gennem blodet (λ = 30 minutter), før det bindes til en insulinreceptor (IR). Luuis12321
A-underenheden af insulinreceptorer har bindingsstedet for insulin. Når denne enhed binder til sin ligand, forekommer konformationelle ændringer i receptorstrukturen, der aktiverer ß-underenhederne, der er ansvarlige for mekanismerne for signaltransduktion og derfor for virkningerne af insulin.
I receptorens cytoplasmatiske domæner aktiveres en tyrosinkinase, der initierer transmission af signaler gennem en kaskade af kinaser. Den første ting, der sker, er phosphorylering eller autophosphorylering af insulinreceptoren, og derefter fosforyleres de såkaldte insulinreceptorsubstrater eller IRS.
Fire insulinreceptorsubstrater betegnet IRS-1, IRS-2, IRS-3 og IRS-4 er blevet beskrevet. Fosforylering af disse forekommer i tyrosin-, serin- og threoninrester. Hvert af disse substrater er relateret til forskellige kinase-kaskader involveret i de metaboliske virkninger af insulin.
For eksempel:
- IRS-1'er ser ud til at være relateret til effekten af insulin på cellevækst.
- IRS-2 er relateret til de metabolske virkninger af hormonet, såsom stigningen i syntesen af glykogen, lipider og proteiner og med translokationen af proteiner, såsom receptor- og glukosetransportproteiner.
sygdomme
Diabetes er en sygdom, der påvirker en meget høj procentdel af verdens befolkning og er relateret til defekter i produktionen af insulin, men også til en dårlig funktion af insulinreceptorer.
Der er to typer diabetes: type I-diabetes eller juvenil diabetes, som er insulinafhængig, og type II-diabetes eller voksen diabetes, som ikke er insulinafhængig.
Type I diabetes skyldes utilstrækkelig insulinproduktion og er forbundet med hyperglykæmi og ketoacidose. Type II-diabetes er relateret til genetiske faktorer, der påvirker både insulinproduktion og receptorfunktion og er forbundet med hyperglykæmi uden ketoacidose.
Referencer
- American Diabetes Association. (2010). Diagnose og klassificering af diabetes mellitus. Diabetesbehandling, 33 (supplement 1), S62-S69.
- Berne, R., & Levy, M. (1990). Fysiologi. Mosby; International Ed-udgave.
- Fox, SI (2006). Human Physiology (9. udg.). New York, USA: McGraw-Hill Press.
- Guyton, A., & Hall, J. (2006). Lærebog om medicinsk fysiologi (11. udgave). Elsevier Inc.
- Lee, J., & Pilch, PF (1994). Insulinreceptoren: struktur, funktion og signalering. American Journal of Physiology-Cell Physiology, 266 (2), C319-C334.