Insulinski receptor protein strukture izpostavljene na zunajcelični strani plazemske membrane od mnogih celic človeškega telesa in drugih sesalcih. Naravni ligand tega receptorja je insulin.
Inzulin je hormon, ki ga sintetizirajo ß celice otočkov Langerhansa endokrinega dela trebušne slinavke, organa, ki se nahaja v trebušni votlini, ki sintetizira prebavne encime in hormone.
Vizualizacija transmembranske signalizacije, ki jo povzroča ligand, na insulinskem receptorju. Theresia Gutmann, Kelly H. Kim, Michal Grzybek, Thomas Walz, Ünal Coskun
Insulin, ki ga trebušna slinavka sintetizira in sprosti, se veže na njegov receptor na plazemski membrani ciljnih celic in kot posledica te vezave na ligand-receptorje se sproži niz znotrajceličnih procesov, ki končno spodbujajo vstop glukoze v omenjene celice.
Inzulin je odgovoren za aktiviranje številnih anaboličnih ali sintetičnih reakcij, povezanih s presnovo ogljikovih hidratov, maščob in beljakovin.
Insulinski receptorji so glikoproteini, ki jih tvorijo štiri podenote s svojimi amino in karboksilnimi terminalnimi deli v citoplazemski regiji. Ko se ti receptorji vežejo na inzulin, se združijo in endocitirajo.
Pri debelosti in diabetesu tipa II se število insulinskih receptorjev zmanjša, kar deloma razloži odpornost na inzulin, ki spremlja ta patološka stanja.
značilnosti
Insulinski receptorji so del družine membranskih receptorjev, ki imajo vezna mesta za hormone proteinske narave. Te vrste hormonov ne morejo prečkati celičnih membran, zato se njihovi presnovni učinki izvajajo prek njihovih receptorjev.
Inzulin je peptidni hormon, povezan s spodbujanjem sintetičnih reakcij, ki se skupaj imenujejo anabolične reakcije in so povezane s presnovo ogljikovih hidratov, maščob in beljakovin.
Številne celice imajo insulinske receptorje, predvsem mišične celice, jetrne celice in celice maščob. Vendar imajo tudi druge celice, ki očitno niso ciljne celice inzulina, inzulinske receptorje.
Vnos glukoze v celice v nekaterih tkivih je odvisen od insulina, saj v njih beljakovine, odgovorne za olajšano difuzijo glukoze, najdemo v majhnih koščkih membrane, ki tvorijo znotrajcelične vezikle.
Ko se inzulin veže na svoj receptor v tej vrsti celic, odvisnih od insulina, se prenašalci glukoze, ki se nahajajo v medceličnih veziklih, premaknejo in se pojavijo na površini celične membrane, ko se ti vezikli spojijo s to membrano.
Celice skeletne mišice in masnega tkiva so med drugim primer tega mehanizma.
Inzulinski receptorji imajo razmeroma kratek razpolovni čas od približno 7 do 12 ur, zato se stalno sintetizirajo in razgrajujejo. Pri sesalcih je koncentracija receptorjev približno 20.000 receptorjev na celico.
Ko se inzulin veže na receptor, pride do konformacijske spremembe receptorja, sosednji receptorji se premaknejo, nastanejo mikro agregati in nato se receptor internalizira. Hkrati nastajajo signali, ki bodo nato ojačali odzive.
Struktura
Barvni dimerni receptor za inzulin. Domene L1 (modra), CR (cijan), L2 (zelena), FnIII-1 (rumena), FnIII-2 (oranžna), FnIII-3 (rdeča). Fletcher01
Gen, ki kodira receptor za insulin, se nahaja na kromosomu 19 in ima 22 eksonov. Ta receptor je sestavljen iz štirih disulfidno povezanih podenot glikoproteina.
V endoplazemski retikulum se sprva sintetizira kot enotna polipeptidna veriga s približno 1.382 aminokislinami, ki jih nato fosforilirajo in cepijo, da tvorijo podenote α in β.
Štiri podenote insulinskega receptorja sta dva alfa (α) z molekulsko maso 140.000 Da in dve manjši beta (β) s približno molekulsko maso 95.000 Da.
A podenote so zunajcelične in so izpostavljene na zunanji površini celične membrane. Po drugi strani β podenote prečkajo membrano in so izpostavljene ali štrlijo na notranji površini membrane (obrnjene proti citoplazmi).
Podenote α vsebujejo mesto vezave inzulina. V β enotah je vezno mesto za ATP, ki aktivira kinazno funkcijo te podenote in inducira avtofosforilacijo receptorjev na tirozinskih ostankih β podenote.
Ti receptorji so del družine receptorjev, povezanih s citoplazemskimi encimi, kot je tirozin kinaza, encim, ki se aktivira, ko se inzulin veže na receptor in sproži postopek fosforilacije in deposforilacije niza encimov, ki bodo odgovorni za učinke. presnovne stopnje inzulina.
Lastnosti
Mehanizem delovanja inzulina. Izlučuje trebušna slinavka, inzulin kroži skozi kri (λ = 30 min), preden se veže na inzulinski receptor (IR). Luuis12321
Podenota α inzulinskih receptorjev ima mesto vezave inzulina. Ko se ta enota veže na svoj ligand, se v receptorski strukturi pojavijo konformacijske spremembe, ki aktivirajo β podenote, ki so odgovorne za mehanizme prenašanja signala in s tem za učinke inzulina.
V citoplazemskih domenah receptorja se aktivira tirozin kinaza, ki sproži prenos signalov skozi kaskado kinaz. Prva stvar, ki se zgodi, je fosforilacija ali avtofosforilacija insulinskega receptorja, nato pa se ti fosforilirani substrati tako imenovanih insulinskih receptorjev ali IRS.
Opisani so bili štirje substrati za receptorje za inzulin z oznako IRS-1, IRS-2, IRS-3 in IRS-4. Fosforilacija le-teh se pojavlja v ostankih tirozina, serina in treonina. Vsak od teh substratov je povezan z različnimi kaskadami kinaze, ki sodelujejo pri presnovnih učinkih insulina.
Na primer:
- Zdi se, da so IRS-1 povezani z učinkom insulina na rast celic.
- IRS-2 so povezani s presnovnimi učinki hormona, kot je povečanje sinteze glikogena, lipidov in beljakovin ter s premestitvijo beljakovin, kot so receptorski proteini in tisti, ki prenašajo glukozo.
Bolezni
Sladkorna bolezen je bolezen, ki prizadene zelo visok odstotek svetovnega prebivalstva in je povezana s pomanjkanjem proizvodnje inzulina, pa tudi s slabim delovanjem inzulinskih receptorjev.
Obstajata dve vrsti sladkorne bolezni: sladkorna bolezen tipa I ali mladostniška diabetes, ki je odvisna od insulina, in sladkorna bolezen tipa II ali sladkorna bolezen pri odraslih, ki ni odvisna od insulina.
Sladkorna bolezen tipa I je posledica nezadostne proizvodnje inzulina in je povezana s hiperglikemijo in ketoacidozo. Sladkorna bolezen tipa II je povezana z genetskimi dejavniki, ki vplivajo tako na proizvodnjo inzulina kot na delovanje receptorjev in je povezana s hiperglikemijo brez ketoacidoze.
Reference
- Ameriško diabetično združenje. (2010). Diagnoza in razvrstitev diabetesa mellitusa. Nega sladkorne bolezni, 33 (dodatek 1), S62-S69.
- Berne, R., in Levy, M. (1990). Fiziologija. Mosby; Mednarodna izdaja Ed.
- Fox, SI (2006). Ljudska fiziologija (9. izd.). New York, ZDA: McGraw-Hill Press.
- Guyton, A., & Hall, J. (2006). Učbenik medicinske fiziologije (11. izd.). Elsevier Inc.
- Lee, J., & Pilch, PF (1994). Inzulinski receptor: zgradba, delovanje in signalizacija. American Journal of Physiology-Cell Physiology, 266 (2), C319-C334.