Inzulínový receptor je proteín štruktúry vystavenej na extracelulárnej strane plazmatické membrány mnohých bunkách ľudského tela a iných cicavcov. Prírodným ligandom pre tento receptor je inzulín.
Inzulín je hormón syntetizovaný ß bunkami Langerhansových ostrovčekov endokrinnej časti pankreasu, orgán nachádzajúci sa v brušnej dutine, ktorý syntetizuje tráviace enzýmy a hormóny.
Vizualizácia transmembránovej signalizácie indukovanej ligandom na receptore inzulínu. Theresia Gutmann, Kelly H. Kim, Michal Grzybek, Thomas Walz, Ünal Coskun
Inzulín syntetizovaný a uvoľňovaný pankreasom sa viaže na svoj receptor na plazmatickej membráne cieľových buniek a v dôsledku tejto väzby ligand-receptor sa spustí séria intracelulárnych procesov, ktoré nakoniec podporujú vstup glukózy do uvedených buniek.
Inzulín je zodpovedný za aktiváciu mnohých anabolických alebo syntetických reakcií súvisiacich s metabolizmom uhľohydrátov, tukov a bielkovín.
Inzulínové receptory sú glykoproteíny tvorené štyrmi podjednotkami s ich amino a karboxylovými terminálnymi časťami v cytoplazmatickej oblasti. Keď sa tieto receptory viažu na inzulín, zhlukujú sa spolu a endocytujú.
Pri obezite a cukrovke typu II je počet inzulínových receptorov znížený, čo čiastočne vysvetľuje inzulínovú rezistenciu, ktorá sprevádza tieto patologické stavy.
vlastnosti
Inzulínové receptory sú súčasťou rodiny membránových receptorov, ktoré majú väzbové miesta pre hormóny proteínovej povahy. Tieto typy hormónov nemôžu prechádzať cez bunkové membrány, takže ich metabolické účinky sa uskutočňujú prostredníctvom ich receptorov.
Inzulín je peptidový hormón spojený s podporovaním syntetických reakcií, ktoré sa súhrnne nazývajú anabolické reakcie, ktoré sú spojené s metabolizmom uhľohydrátov, tukov a bielkovín.
Mnoho buniek má receptory inzulínu, najmä svalové bunky, pečeňové bunky a tukové bunky. Avšak iné bunky, ktoré zjavne nie sú cieľovými bunkami inzulínu, tiež majú receptory inzulínu.
Vstup glukózy do buniek v niektorých tkanivách je závislý od inzulínu, pretože v nich sa proteíny zodpovedné za uľahčenú difúziu glukózy nachádzajú v malých kúskoch membrány tvoriacej vnútrobunkové vezikuly.
Keď sa inzulín viaže na svoj receptor v tomto type buniek závislých od inzulínu, transportéry glukózy nachádzajúce sa v intracelulárnych vezikulách sa pohybujú a objavujú sa na povrchu bunkovej membrány, keď sa tieto vezikuly fúzujú s touto membránou.
Bunky kostrového svalu a tukového tkaniva sú okrem iného príkladom tohto mechanizmu.
Inzulínové receptory majú relatívne krátky polčas asi 7 až 12 hodín, takže sa neustále syntetizujú a degradujú. U cicavcov je koncentrácia receptora približne 20 000 receptorov na bunku.
Keď sa inzulín viaže na receptor, dochádza ku konformačnej zmene receptora, pohybujú sa susedné receptory, vytvárajú sa mikroagregáty a potom sa receptor internalizuje. Súčasne sa generujú signály, ktoré potom zosilnia reakcie.
štruktúra
Farebný dimérny inzulínový receptor. Domény L1 (modrá), CR (azúrová), L2 (zelená), FnIII-1 (žltá), FnIII-2 (oranžová), FnIII-3 (červená). Fletcher01
Gén, ktorý kóduje inzulínový receptor, sa nachádza na chromozóme 19 a má 22 exónov. Tento receptor pozostáva zo štyroch glykoproteínových podjednotiek spojených s disulfidmi.
Syntetizuje sa v endoplazmatickom retikule ako jediný polypeptidový reťazec s približne 1 382 aminokyselinami, ktorý sa potom fosforyluje a štiepi za vzniku podjednotiek a a p.
Štyri podjednotky inzulínového receptora sú dve alfy (a) s molekulovou hmotnosťou 140 000 Da a dve menšie beta (p) s približnou molekulovou hmotnosťou 95 000 Da.
Podjednotky a sú extracelulárne a sú exponované na vonkajšom povrchu bunkovej membrány. Na druhej strane p podjednotky prechádzajú cez membránu a sú odkryté alebo vyčnievajú na vnútornom povrchu membrány (oproti cytoplazme).
Podjednotky a obsahujú väzobné miesto pre inzulín. V p jednotkách existuje väzbové miesto pre ATP, ktoré aktivuje kinázovú funkciu tejto podjednotky a indukuje autofosforyláciu receptora na tyrozínových zvyškoch p podjednotky.
Tieto receptory sú súčasťou rodiny receptorov asociovaných s cytoplazmatickými enzýmami, ako je tyrozínkináza, enzým, ktorý je aktivovaný, keď sa inzulín viaže na receptor, a iniciuje proces fosforylácie a defosforylácie radu enzýmov, ktoré budú zodpovedné za účinky. rýchlosť metabolizmu inzulínu.
Vlastnosti
Mechanizmus účinku inzulínu. Vylučovaný pankreasom inzulín cirkuluje krvou (A = 30 minút) pred naviazaním na inzulínový receptor (IR). Luuis12321
Podjednotka a inzulínových receptorov má väzbové miesto pre inzulín. Keď sa táto jednotka viaže na svoj ligand, vyskytujú sa konformačné zmeny v štruktúre receptora, ktoré aktivujú p podjednotky, ktoré sú zodpovedné za mechanizmy signálnej transdukcie, a teda za účinky inzulínu.
V cytoplazmatických doménach receptora sa aktivuje tyrozínkináza, ktorá iniciuje prenos signálov cez kaskádu kináz. Prvá vec, ktorá sa stane, je fosforylácia alebo autofosforylácia inzulínového receptora a potom takzvané substráty receptora inzulínu alebo IRS sú fosforylované.
Boli opísané štyri substráty inzulínového receptora označené ako IRS-1, IRS-2, IRS-3 a IRS-4. K ich fosforylácii dochádza v zvyškoch tyrozínu, serínu a treonínu. Každý z týchto substrátov súvisí s rôznymi kinázovými kaskádami, ktoré sa podieľajú na metabolických účinkoch inzulínu.
Napríklad:
- Zdá sa, že IRS-1 súvisí s účinkom inzulínu na rast buniek.
- IRS-2 súvisí s metabolickými účinkami hormónu, ako je zvýšenie syntézy glykogénu, lipidov a proteínov, a s translokáciou proteínov, ako sú receptorové proteíny a glukózový transport.
choroby
Cukrovka je choroba, ktorá postihuje veľmi vysoké percento svetovej populácie a súvisí s poruchami produkcie inzulínu, ale tiež so zlou funkciou inzulínových receptorov.
Existujú dva typy cukrovky: cukrovka typu I alebo juvenilná cukrovka, ktorá je závislá od inzulínu, a cukrovka typu II alebo cukrovka pre dospelých, ktorá nie je závislá od inzulínu.
Diabetes typu I je spôsobený nedostatočnou produkciou inzulínu a je spojený s hyperglykémiou a ketoacidózou. Cukrovka typu II je spojená s genetickými faktormi, ktoré ovplyvňujú produkciu inzulínu a funkciu receptora, a je spojená s hyperglykémiou bez ketoacidózy.
Referencie
- American Diabetes Association. (2010). Diagnóza a klasifikácia diabetes mellitus. Diabetes care, 33 (Supplement 1), S62-S69.
- Berne, R., & Levy, M. (1990). Fyziológia. Mosby; Medzinárodné vydanie Ed.
- Fox, SI (2006). Human Physiology (9. vydanie). New York, USA: McGraw-Hill Press.
- Guyton, A. a Hall, J. (2006). Učebnica lekárskej fyziológie (11. vydanie). Elsevier Inc.
- Lee, J., & Pilch, PF (1994). Inzulínový receptor: štruktúra, funkcia a signalizácia. American Journal of Physiology-Cell Physiology, 266 (2), C319-C334.