На инсулиновия рецептор е протеин структури изложени на извънклетъчната страна на плазмената мембрана на много клетки на тялото на човека и други бозайници. Естественият лиганд за този рецептор е инсулинът.
Инсулинът е хормон, синтезиран от ß клетките на островчетата на Лангерганс на ендокринната част на панкреаса, орган, разположен в коремната кухина, който синтезира храносмилателни ензими и хормони.
Визуализация на лигандна индуцирана трансмембранна сигнализация на инсулиновия рецептор. Терезия Гутман, Кели Х. Ким, Михал Гжибек, Томас Уолц, Юнал Коскун
Синтезираният и освободен от панкреаса инсулин се свързва с неговия рецептор върху плазмената мембрана на целевите клетки и като следствие от това свързване на лиганд-рецептора се задействат редица вътреклетъчни процеси, които накрая насърчават навлизането на глюкоза в споменатите клетки.
Инсулинът е отговорен за активирането на много анаболни или синтетични реакции, свързани с метаболизма на въглехидрати, мазнини и протеини.
Инсулиновите рецептори са гликопротеини, образувани от четири субединици с техните амино и карбоксилни крайни части в цитоплазмената област. Когато тези рецептори се свързват с инсулин, те се съединяват и ендоцитират.
При затлъстяване и диабет тип II броят на инсулиновите рецептори е намален и това отчасти обяснява инсулиновата резистентност, придружаваща тези патологични състояния.
характеристики
Инсулиновите рецептори са част от семейство мембранни рецептори, които имат места за свързване на хормони с протеинов характер. Тези видове хормони не могат да кръстосват клетъчните мембрани, така че метаболитните им ефекти се осъществяват чрез техните рецептори.
Инсулинът е пептиден хормон, свързан с насърчаване на синтетични реакции, наречени общо анаболни реакции, които са свързани с метаболизма на въглехидратите, мазнините и протеините.
Много клетки имат инсулинови рецептори, главно мускулни клетки, чернодробни клетки и мастни клетки. Въпреки това, други клетки, които очевидно не са инсулинови прицелни клетки, също притежават инсулинови рецептори.
Влизането на глюкоза в клетки, в някои тъкани, зависи от инсулина, тъй като в тях протеините, отговорни за улеснената дифузия на глюкозата, се намират в малки парчета мембрана, образуващи вътреклетъчни везикули.
Когато инсулинът се свързва със своя рецептор в този тип инсулинозависими клетки, преносителите на глюкоза, разположени в междуклетъчните везикули, се движат и се появяват на повърхността на клетъчната мембрана, когато тези везикули се сливат с тази мембрана.
Клетките на скелетния мускул и мастната тъкан са, наред с други, пример за този механизъм.
Инсулиновите рецептори имат сравнително кратък полуживот от около 7 до 12 часа, така че те непрекъснато се синтезират и разграждат. При бозайниците концентрацията на рецепторите е приблизително 20 000 рецептора на клетка.
Когато инсулинът се свърже с рецептора, настъпва конформационна промяна на рецептора, съседните рецептори се движат, произвеждат се микроагрегати и след това рецепторът се интернализира. В същото време се генерират сигнали, които след това ще усилят отговорите.
структура
Цветен димерен инсулинов рецептор. Домейни L1 (син), CR (циан), L2 (зелен), FnIII-1 (жълт), FnIII-2 (оранжев), FnIII-3 (червен). Fletcher01
Генът, който кодира инсулиновия рецептор, се намира на хромозома 19 и има 22 екзона. Този рецептор е съставен от четири дисулфидно свързани гликопротеинови субединици.
Синтезира се в ендоплазмения ретикулум първоначално като единична полипептидна верига от около 1,382 аминокиселини, която след това се фосфорилира и разцепва, за да образува α и β субединици.
Четирите субединици на инсулиновия рецептор са две алфа (α) с молекулно тегло от 140 000 Da и две по-малки бета (β) с приблизително молекулно тегло от 95 000 Da.
А субединиците са извънклетъчни и са изложени на външната повърхност на клетъчната мембрана. Β субединиците, от друга страна, преминават през мембраната и са изложени или стърчат на вътрешната повърхност на мембраната (обърната към цитоплазмата).
А субединиците съдържат мястото на свързване на инсулин. В β единиците има свързващо място за АТФ, което активира киназната функция на тази субединица и индуцира рецепторна автофосфорилация при тирозиновите остатъци от β субединицата.
Тези рецептори са част от семейство рецептори, свързани с цитоплазмени ензими като тирозин киназа, ензим, който се активира, когато инсулинът се свърже с рецептора и инициира процес на фосфорилиране и дефосфорилиране на серия ензими, които ще бъдат отговорни за ефектите. метаболитни нива на инсулин.
Характеристика
Механизъм на действие на инсулин. Екскретиран от панкреаса, инсулинът циркулира през кръвта (λ = 30 минути), преди да се свърже с инсулинов рецептор (IR). Luuis12321
Ал субединицата на инсулиновите рецептори има мястото на свързване на инсулина. Когато тази единица се свърже към своя лиганд, в рецепторната структура настъпват конформационни промени, които активират β субединици, които са отговорни за механизмите на предаване на сигнала и следователно за ефектите на инсулина.
В цитоплазмените домени на рецептора се активира тирозин киназа, която инициира предаването на сигналите през каскада от кинази. Първото нещо, което се случва, е фосфорилирането или автофосфорилирането на инсулиновия рецептор и тогава така наречените субсулати на инсулиновите рецептори или IRS се фосфорилират.
Описани са четири субстрата на инсулиновите рецептори, обозначени IRS-1, IRS-2, IRS-3 и IRS-4. Фосфорилирането им се извършва в тирозинови, серинови и треонинови остатъци. Всеки от тези субстрати е свързан с различни каскади за киназа, участващи в метаболитните ефекти на инсулина.
Например:
- IRS-1 изглежда са свързани с ефекта на инсулина върху клетъчния растеж.
- IRS-2 са свързани с метаболитните ефекти на хормона, като увеличаването на синтеза на гликоген, липиди и протеини и с транслокацията на протеини като рецепторни и глюкозни транспортни протеини.
заболявания
Диабетът е заболяване, което засяга много висок процент от световното население и е свързано с дефекти в производството на инсулин, но и с лоша функция на инсулиновите рецептори.
Има два типа диабет: диабет тип I или юношески диабет, който е зависим от инсулин, и диабет тип II или диабет за възрастни, който не е зависим от инсулина.
Диабет тип I се дължи на недостатъчното производство на инсулин и е свързан с хипергликемия и кетоацидоза. Диабет тип II е свързан с генетични фактори, които влияят както на производството на инсулин, така и на рецепторната функция и е свързан с хипергликемия без кетоацидоза.
Препратки
- Американска асоциация за диабет. (2010 г.). Диагностика и класификация на захарен диабет. Грижа за диабет, 33 (добавка 1), S62-S69.
- Berne, R., & Levy, M. (1990). Физиология. Mosby; Международно издание Ed.
- Fox, SI (2006). Човешка физиология (9-то изд.). Ню Йорк, САЩ: McGraw-Hill Press.
- Guyton, A., & Hall, J. (2006). Учебник по медицинска физиология (11 изд.). Elsevier Inc.
- Lee, J., & Pilch, PF (1994). Инсулиновият рецептор: структура, функция и сигнализация. American Journal of Physiology-Cell Physiology, 266 (2), C319-C334.