Den insulinreceptorn är en proteinstrukturer exponeras på den extracellulära sidan av plasmamembranet av många celler i människokroppen och andra däggdjur. Den naturliga liganden för denna receptor är insulin.
Insulin är ett hormon som syntetiseras av ß-cellerna på öarna i Langerhans i den endokrina delen av bukspottkörteln, ett organ som är beläget i bukhålan som syntetiserar matsmältningsenzymer och hormoner.
Visualisering av ligandinducerad transmembran signalering vid insulinreceptorn. Theresia Gutmann, Kelly H. Kim, Michal Grzybek, Thomas Walz, Ünal Coskun
Det insulin som syntetiseras och frisätts av bukspottkörteln binder till dess receptor på plasmamembranet i målcellerna och som en konsekvens av denna ligandreceptorbindning utlöses en serie intracellulära processer som slutligen främjar inträde av glukos i nämnda celler.
Insulin ansvarar för aktiveringen av många anabola eller syntetiska reaktioner relaterade till metabolismen av kolhydrater, fetter och proteiner.
Insulinreceptorer är glykoproteiner bildade av fyra underenheter med sina amino- och karboxylterminala delar i det cytoplasmiska området. När dessa receptorer binder till insulin klumpar de sig samman och endocyter.
Vid fetma och typ II-diabetes minskar antalet insulinreceptorer och detta förklarar delvis insulinresistensen som följer med dessa patologiska tillstånd.
egenskaper
Insulinreceptorer är en del av en familj av membranreceptorer som har bindningsställen för hormoner av proteinart. Dessa typer av hormoner kan inte korsa cellmembran så deras metaboliska effekter genomförs genom deras receptorer.
Insulin är ett peptidhormon relaterat till främjande av syntetiska reaktioner som gemensamt kallas anabola reaktioner, som är relaterade till metabolismen av kolhydrater, fetter och proteiner.
Många celler har insulinreceptorer, främst muskelceller, leverceller och fettceller. Emellertid har andra celler som uppenbarligen inte är insulinmålceller också insulinreceptorer.
Införandet av glukos i celler, i vissa vävnader, är beroende av insulin eftersom proteinerna som ansvarar för den underlättade diffusionen av glukos i dem finns i små membranstycken som bildar intracellulära vesiklar.
När insulin binder till sin receptor i denna typ av insulinberoende celler rör sig glukostransportörerna som finns i de intracellulära vesiklarna och visas på ytan av cellmembranet när dessa vesiklar smälter samman med detta membran.
Skelettmusklerna och fettvävnadscellerna är bland annat ett exempel på denna mekanism.
Insulinreceptorer har en relativt kort halveringstid på cirka 7 till 12 timmar, så att de konstant syntetiseras och bryts ned. Hos däggdjur är receptorkoncentrationen cirka 20 000 receptorer per cell.
När insulin binder till receptorn inträffar en receptorkonformationell förändring, angränsande receptorer rör sig, mikroaggregat produceras och därefter internaliseras receptorn. Samtidigt genereras signaler som sedan förstärker svaren.
Strukturera
Färgad dimerisk insulinreceptor. Domäner L1 (blå), CR (cyan), L2 (grön), FnIII-1 (gul), FnIII-2 (orange), FnIII-3 (röd). Fletcher01
Genen som kodar för insulinreceptorn är belägen på kromosom 19 och har 22 exoner. Denna receptor består av fyra disulfidbundna glykoproteinsubenheter.
Det syntetiseras i den endoplasmiska retikulum initialt som en enda polypeptidkedja av cirka 1 382 aminosyror som sedan fosforyleras och klyvs för att bilda a- och p-underenheterna.
De fyra subenheterna i insulinreceptorn är två alfaser (a) med en molekylvikt av 140 000 Da och två mindre betor (p) med en ungefärlig molekylvikt av 95 000 Da.
A-subenheterna är extracellulära och exponeras på cellmembranets yttre yta. P-subenheterna, å andra sidan, korsar membranet och exponeras eller sticker ut på innerytan på membranet (mot cytoplasma).
A-subenheterna innehåller bindningsstället för insulin. I p-enheterna finns det ett bindningsställe för ATP som aktiverar kinasfunktionen hos denna underenhet och inducerar receptorautofosforylering vid tyrosinresterna i p-subenheten.
Dessa receptorer är en del av en familj av receptorer associerade med cytoplasmatiska enzymer såsom tyrosinkinas, ett enzym som aktiveras när insulin binds till receptorn och initierar en process med fosforylering och defosforylering av en serie enzymer som kommer att vara ansvariga för effekterna. metaboliska mängder insulin.
Funktioner
Insekvensmekanism för insulin. Utsöndras med bukspottkörteln cirkulerar insulin genom blodet (λ = 30 min) innan det binds till en insulinreceptor (IR). Luuis12321
A-subenheten för insulinreceptorer har bindningsstället för insulin. När denna enhet binder till sin ligand inträffar konformationella förändringar i receptorstrukturen som aktiverar ß-subenheterna som är ansvariga för mekanismerna för signaltransduktion och därför för effekterna av insulin.
Ett tyrosinkinas aktiveras i receptorns cytoplasmatiska domäner, vilket initierar överföring av signaler genom en kaskad av kinaser. Det första som händer är fosforylering eller autofosforylering av insulinreceptorn och sedan fosforyleras de så kallade insulinreceptorsubstraten eller IRS.
Fyra insulinreceptorsubstrat betecknade IRS-1, IRS-2, IRS-3 och IRS-4 har beskrivits. Fosforyleringen av dessa sker i tyrosin-, serin- och treoninrester. Var och en av dessa substrat är relaterade till olika kinaskaskader involverade i metabolismeffekterna av insulin.
Till exempel:
- IRS-1 verkar vara relaterat till effekten av insulin på celltillväxt.
- IRS-2 är relaterade till hormonens metaboliska effekter, såsom ökningen i syntesen av glykogen, lipider och proteiner, och med omlokalisering av proteiner såsom receptorproteiner och glukostransport.
sjukdomar
Diabetes är en sjukdom som drabbar en mycket hög andel av världens befolkning och är relaterad till defekter i produktionen av insulin, men också till en dålig funktion av insulinreceptorer.
Det finns två typer av diabetes: typ I-diabetes eller juvenil diabetes, som är insulinberoende, och typ II-diabetes eller vuxen diabetes, som inte är insulinberoende.
Diabetes av typ I beror på otillräcklig insulinproduktion och är förknippad med hyperglykemi och ketoacidos. Typ II-diabetes är förknippad med genetiska faktorer som påverkar både insulinproduktion och receptorfunktion och är förknippade med hyperglykemi utan ketoacidos.
referenser
- American Diabetes Association. (2010). Diagnos och klassificering av diabetes mellitus. Diabetesomsorg, 33 (tillägg 1), S62-S69.
- Berne, R., & Levy, M. (1990). Fysiologi. Mosby; Internationell Ed-utgåva.
- Fox, SI (2006). Human Physiology (9: e upplagan). New York, USA: McGraw-Hill Press.
- Guyton, A., & Hall, J. (2006). Lärobok för medicinsk fysiologi (11: e upplagan). Elsevier Inc.
- Lee, J., & Pilch, PF (1994). Insulinreceptorn: struktur, funktion och signalering. American Journal of Physiology-Cell Physiology, 266 (2), C319-C334.