Рецептор инсулина

Рецептор инсулина



IV. Трансдукция инсулинового сигнала

1. Инсулиновый сигнал передается в клетку при посредстве мембранного рецептора инсулина

Рецептор инсулина (РИ) представляет собой тирозиновую протеинкиназу, т.е.

Оглавление:

протеинкиназу, фосфорилирующую белки по ОН-группе остатков тирозина. Это гликопротеин, построенный из двух a -субъединиц (130 кДа) и двух b -субъединиц (95 кДа); первые расположены целиком вне клетки, на ее поверхности, вторые пронизывают плазматическую мембрану:

Строение рецептора инсулина



Центр связывания инсулина образуют N-концевые домены a -субъединиц. Каталитический Тир-протеинкиназный центр находится на внутриклеточных доменах b -субъединиц. В отсутствие инсулина ИР не проявляет тирозинкиназной активности. Присоединение инсулина к центру связывания на a -субъединицах активирует фермент, причем субстратом служит сам этот фермент, т.е. происходит аутофосфорилирование: фофорилируются b -субъединицы РИ по нескольким тирозиновым остаткам.

Каталитическая субъединица РИ ( b -субъединица), обладающая тирозин-протеинкиназной активностью, содержит короткий внеклеточный домен (О- и N-гликозилированный), трансмембранный домен (23 остатка) и большую внутриклеточную часть. В этой части имеется ряд остатков тирозина, подверженных фосфорилированию-дефосфорилированию. В позиции 1030 находится остаток лизина, входящий в каталитический активный центр — АТФ-связывающий центр. Замена этого лизина на многие другие аминокислоты (путем экспериментального мутагенеза) уничтожает тирозинкиназную активность РИ, но не нарушает связывания инсулина. Однако присоединение инсулина к такому РИ никакого действия на клеточный метаболизм и пролиферацию не оказывает.

Каскад аутофосфорилирования РИ вовлекает 6 или 7 тирозиновых остатков, причем главные из них — остатки в позициях 1158, 1162 и 1163 (киназный регуляторный домен). При аутофосфорилировании одна b -цепь фосфорилирует другую b -цепь той же молекулы РИ. Кроме того в b -субъединице есть ряд центров Сер/Тре-фосфорилирования, роль которых остается неясной. В некоторых исследованиях найдено, что Сер/Тре-фосфорилирование снижает сродство к инсулину и тирозинкиназную активность РИ.

Фосфорилирование b -субъединицы в свою очередь приводит к изменению субстратной специфичности фермента: теперь он способен фосфорилировать другие внутриклеточные белки — субстраты РИ: белки РИ-С1, Shc и некоторые другие. Активация и изменение специфичности обусловлены конформационными изменениями РИ после связывания инсулина и аутофосфорилирования.

Многие модификации a -субъединиц в эксперименте (например, частичное расщепление протеазами) тоже приводят к появлению Тир-протеинкиназной активности. Это позволяет рассматривать a -субъединицу как регуляторную субъединицу фермента: в отсутствие инсулина эта субъединица ингибирует конститутивно активную каталитическую субъединицу (т.е. b -субъединицу).



Тирозинкиназные рецепторы — это семейство белков, включающее несколько классов. РИ относится к классу II, для представителей которого характерно наличие цистеин-богатого домена в a -цепи, а также гетеротетрамерность с -S-S-связями между протомерами. К этому же классу относится и рецептор инсулиноподобного фактора роста I (ИФР-I), высоко гомологичный рецептору инсулина. Рецепторы класса I — мономеры; классов III и IV — тоже мономеры, содержат иммуноглобулиноподобные повторы во внеклеточной части.

Т.о. РИ — инсулин-стимулируемая тирозинкиназа, строго контролируемая сложным каскадом аутофосфорилирования по тирозину (положительная регуляция) и по серину/треонину (возможно — отрицательная регуляция). Тирозинкиназа — обязательный посредник всех (или почти всех) плейотропных действий инсулина, поскольку мутации в области связывания АТФ приводят к утрате способности РИ к аутофосфорилированию и способности клетки реагировать на инсулин.

РИ обнаруживаются в клетках почти всех типов, но в разном количестве. Больше всего их в гепатоцитах (до 250.000 рецепторов на одну клетку) и в адипоцитах (до 50.000); в моноцитах и эритроцитах на порядок меньше. Поскольку концентрация инсулина в крови0-9 М, т.е. ниже, чем усредненное сродство связывания инсулина с рецептором, то количество занятых рецепторов зависит не только от концентрации инсулина, но и от количества рецепторов на клетке. Т.о. клетки с разным содержанием рецепторов будут реагировать по-разному на одну и ту же концентрацию инсулина.

Связывание инсулина с рецептором служит также сигналом для начала перемещения комплекса инсулин/РИ из микроворсинок в те области клеточной поверхности, где нет микроворсинок. Этот процесс тоже требует лиганд-зависимого аутофосфорилирования b-субъединицы и активации киназы. Затем комплекс инсулин/РИ взаимодействует с клатрин-окаймленными ямками и интернализуется. Далее РИ или возвращается в плазматическую мембрану, или включается в лизосомы и разрушается. Во многих типах клеток инсулин стимулирует эндоцитоз и деградацию РИ. Этот процесс можно рассматривать как механизм отрицательной регуляции действия инсулина: уменьшение количества РИ на мембране и следовательно ослабление сигнлов, инициируемых инсулином, может быть существенным для клетки. Синтез тетрамерной молекулы РИ кодируется одной мРНК, и в результате трансляции образуется одна высокомолекулярная пептидная цепь. Посттрансляционная достройка начинается в эндоплазматическом ретикулуме — гликозилирование, образование внутрицепочечных и межцепочечных -S-S-связей. Далее в аппарате Гольджи происходит протеолитическая модификация — расщепление единой пептидной цепи, образование тетрамерной молекулы, концевое гликозилирование и ацилирование жирной кислотой.

2. Активированный рецептор инсулина фосфорилирует определенные цитоплазматические белки — субстраты рецептора



Известно несколько субстратов РИ: РИ-C1, РИ-С2, Shc, а также некоторые белки семейства STAT (signal transducer and activator of transcription, переносчики сигнала и активаторы транскрипции). Они активируют разные сигнальные пути. Субстрат 1 рецептора инсулина (РИ-С1) — главный. Этот цитоплазматический белок фосфорилируется по остаткам тирозина немедленно после стимуляции инсулином. Фосфорилирование субстрата РИ ведет к плейотропной реакции клетки на инсулиновый сигнал. От степени фосфорилирования субстрата зависит увеличение или уменьшение клеточного ответа на инсулин, амплитуда изменений в клетках и чувствительность к гормону. Мыши лабораторной линии, лишенные гена РИ-С1, проявляют резистентность к инсулину и сниженную толерантность при нагрузке глюкозой. Это указывает на то, что повреждения гена РИ-С1 могут быть причиной ИНЗД.

Пептидная цепь РИ-С1 содержит несколько больше 1200 аминокислотных остатков,потенциальных центров фосфорилирирования по тирозину и около 40 центров Сер/Тре-фосфорилирования:

Строение субстрата 1 рецептора инсулина. Числа — позиции тирозиновых остатков; в рамках — фосфорилируемые тирозиновые остатки; стрелки — места предпочтительного связывания белков, содержащих SH2-домены

В базальном состоянии РИ-С1 фосфорилирован по серину (в меньшей мере — по треонину); после стимуляции инсулином степень фосфорилирования и по тирозину, и по серину существенно увеличивается. РИ-С1 является также и субстратом инсулиноподобного фактора роста (ИФР-I), который фосфорилирует его по тем же местам, что и РИ. Рецепторы ряда других факторов роста (например PDGF, EGF, CSF-1) не фосфорилируют РИ-С1.

Фосфорилирование РИ-С1 по нескольким тирозиновым остаткам придает ему способность соединяться с рядом белков, содержащих SH2-домены. К таким белкам в частности относятся Nck, тирозинфосфатаза syp, p85-субъединица ФИ-3-киназы, адапторный белок Grb2, протеин-тирозинфосфатаза SH-PTP2, фосфолипаза Сg, GAP (активатор малых ГТФ-связывающих белков). В результате взаимодействия РИ-С1 с подобными белками генерируются множественные нисходящие сигналы.



Нековалентное соединение белков происходит за счет взаимодействия SH2-доменов с аминокислотными последовательностями РИ-С1, содержащими фосфорилированный тирозиновый остаток. При этом не любые белки, содержащие домены SH2, присоединяются к РИ-С1: например, не присоединяются фосфолипаза Сg или GAP. Избирательность ассоциации определяется аминокислотной последовательностью в области фосфорилированного остатка тирозина (однако, домены SH2 связывают с небольшим сродством и свободный фосфотирозин). Таким путем могут образоваться многокомпонентные комплексы белков, участвующих в трансдукции сигнала. Этот механизм не является специфической особенностью инсулиновой сигнализации: при трансдукции сигналов, поступающих от рецепторов факторов роста, цитокинов и др. тоже образуются комплексы с белками, содержащими SH2-домены.

В некоторых белках, содержащих SH2-домены, а также в цитоскелетных белках найдены SH3-домены; эти домены могут взаимодействовать с пролин-богатыми последовательностями других белков.

3. Инсулиновый сигнал активирует фосфатидилинозитол-3-киназу

Инсулин при посредничестве РИ-С1 активирует фосфатидилинозитол-3-киназу (ФИ-3-киназу). ФИ-3-киназа катализирует фосфорилирование ФИ, ФИ-4-Р и ФИ-4,5-Р2 по позиции 3; образуются соответственно ФИ-3-Р. ФИ-3,4-Р2 и ФИ-3,4,5-Р3:

Фермент представляет собой гетеродимер, содержащий регуляторную (р85) и каталитическую (р110) субъединицы. В регуляторной субъединице есть два SH2-домена и SH3-домен, поэтому ФИ-3-киназа с высоким сродством присоединяется к РИ-С1. Изолированные домены SH2, полученные из р85 (регуляторной субъединицы), ингибируют образование комплекса с цельной ФИ-3-киназой. Из этого следует, что фермент присоединяет РИ-С1 своей регуляторной субъединицей. При образовании комплекса ФИ-3-киназа активируется.

Активация ФИ-3-киназы является звеном сигнального пути, стимулирующего транслокацию ГЛЮТ-4 из цитозоля в плазматическую мембрану, а следовательно — и трансмембранный перенос глюкозы в мышечные и жировые клетки. Ингибиторы ФИ-3-киназы подавляют и базальное, и стимулированное инсулином потребление глюкозы; в последнем случае ингибируется транслокация ГЛЮТ-4 к мембране. В исследованиях с культурами мышечных клеток получены результаты, позволяющие предполагать следующую цепь событий при стимуляции инсулином потребления глюкозы: РИ-С1 ® ФИ-3-киназа ® ПК-С ® транслокация ГЛЮТ-4. Протеинкиназа С in vitro прямо активируется полифосфоинозитидами. Механизм активации in vivo неизвестен.



В жировых клетках активация ФИ-3-киназы инсулином приводит к ингибированию липолиза. Лимитирующей стадией липолиза в адипоцитах является реакция, катализируемая гормончувствительной липазой, которая активна в фосфорилированной форме (цАМФ-зависимое фосфорилирование). При стимуляции инсулином концентрация цАМФ в адипоцитах снижается в результате следующего каскада реакций: фосфорилируется (и активируется) протеинкиназа В (ПК-В), которая фосфорилирует (и тоже активирует) фосфодиэстеразу цАМФ:

При низкой концентрации цАМФ липаза находится в нефосфорилированном неактивном состоянии. Кратко сигнальный путь от инсулина до фофодиэстеразы можно представить так: инсулин/ФИ-3-киназа/ . /ПК-В/ФДЭ. Промежуточные звенья между ФИ-3-киназой и ПК-В не изучены.

Многие факторы роста стимулируют ФИ-3-киназу, но не влияют на обмен глюкозы. Это указывает на то, что разные сигнальные входы имеют специфические механизмы для использования ФИ-3-киназной системы, чтобы генерировать специфический конечный ответ.

Инсулин и факторы роста, действующие через Тир-киназные рецепторы, активируют ФИ-3-киназы класса 1, построенные из каталитической субъединицы 110 кДа и адапторной субъединицы р85. В инсулинзависимых тканях найдены две формы каталитической субъединицы — р110a и р110b. Известны также две формы адапторной субъединицы, р85a и р85b, с высокой гомологией аминокислотной последовательности и пространственной структуры: каждая из них содержит два SH-домена, два пролин-богатых домена, SH3-домен и Bcr-гомологичный домен. Кроме того, обнаружено несколько укороченных форм адапторной субъединицы: они не содержат SH3-домена, Bcr-гомологичного домена и одного из пролин-богатых доменов. В адипоцитах человека экпрессируется только адапторная субъединица р85a, в то время как в клетках скелетных мышц 7 вариантов: р85a, р85b и пять укороченных. Разные варианты адапторных белков не в одинаковой мере включаются в фосфотирозиновые комплексы при инсулиновой стимуляции. Эти результаты указывают на возможность разветвления сигнального пути вследствие избирателной мобилизации определенного варианта адапторного белка (или определенного набора адапторных белков) в зависимости от природы первичного стимула.

4. Инсулин активирует сигнальный путь Ras

Белки Ras входят в суперсемейство малых ГТФ-связывающих белков. Это небольшие белки (молекулярная масса 21 кДа, около 190 аминокислотных остатков), содержащие на С-конце ковалентно связанный фарнезильный или геранильный остаток:

С помощью такого гидрофобного конца белки Ras (p21ras) прикрепляются к внутренней поверхности плазматической мембраны. Ras вовлечены в разнообразные клеточные процессы, включая везикулярный транспорт, функции шаперонов, пролиферацию.

Как и все ГТФ-связывающие белки, Ras регулируются циклом ГТФ-белок (активная форма) U ГДФ-белок (неактивная форма). В этих превращениях участвуют еще и другие белки: GAP (GTPase activating factor), GEF (GTF exchange factor) и SOS; два последних белка обеспечивают отделение ГДФ от Ras и присоединение ГТФ.

В покоящейся клетке р21ras находится преимущественно в неактивной ГДФ-форме. Стимуляция клетки инсулином (а также другими факторами роста и митогенами) приводит к быстрому возрастанию количества активной ГТФ-формы. Происходит это следующим образом. Небольшой цитозольный белок Grb-2 (growth factor receptor bound protein), содержащий SH2- и SH3-домены, может нековалентно присоединяться к фосфорилированному РИ в области определенных фосфотирозиновых остатков:

Активация инсулином сигнального пути Ras/МАРК. Показаны не все белки, названные в тексте. Пространственное расположение белков “грозди” отобразить на плоскости невозможно: например, активная Raf-1-k контактирует не только с Ras-ГТФ, но и с плазматической мембраной, с рецептором инсулина и с некоторыми другими белками.



Этому взаимодействию способствует один из субстратов РИ, а именно Shc. Далее образовавшийся комплекс взаимодействует с другим комплексом, содержащим белок Ras (р21ras ). Белки Grb2 и Shc называют также адапторными белками, поскольку они связывают тирозинкиназные рецепторы (в данном случае РИ) с белком Ras. В комплекс также включаются белки, обеспечивающие обмен ГДФ/ГТФ и активацию Ras (SOS, GAP, GEF, OST). На цитоплазматической части рецептора инсулина образуется большая гроздь взаимодействующих белков. Таким образом инсулин активирует белок Ras, и инсулиновый сигнальный путь соединяется с сигнальным путем Ras.

Активация Ras является конечным звеном трансмембранной передачи сигнала и начальным звеном цитоплазматических и ядерных сигнальных путей. Эти пути составляют каскад протеинкиназных реакций с участием протеинкиназы Raf-1, МАПКК (митогенактивируемой протеинкиназы киназа) и МАПК (митогенактивируемые протеинкиназы). Активированный Ras приобретает способность соединяться с протеинкиназой Raf-1. Raf-1 находится в цитозоле в соединении с некоторыми белками теплового шока, и в этом состоянии не обладает протеинкиназной активностью; фермент активируется в результате соединения с белком Ras. Этот процесс сложен: для полной активации Raf-1 требуется его присоединение к плазматической мембране, фосфорилирование по тирозиновым остакам ферментом саркокиназой (Src), фосфорилирование по сериновым и треониновым остаткам специфической протеинкиназой С, а также взаимодействие с рецептором инсулина. Таким образом в этот момент гроздь белков на рецепторе инсулина еще больше вырастает.

Активированная протеинкиназа Raf-1 фосфорилирует (активирует) МАПКК, которая фосфорилирует МАПК. Активированная МАПК фосфорилирует определенные белки цитоплазмы (в частности — протеинкиназу pp90S6, фосфолипазу А2 и рибосомальную киназу).

Сигнал может передаваться также и в ядро, обеспечивая регуляцию транскрипции определенных генов: фосфорилированная МАПК фофорилирует (активирует) ряд факторов транскрипции.

Путь Ras активируется не только инсулином и его рецептором, но и многими другими гормонами, факторами роста и их рецепторами. С этими процессами, в частности, связана клеточная пролиферация и трансформация. Однако конечный ответ клетки на разные сигналы бывает различным, оказывается специфичным для данного первого вестника сигнала. Это связано, в частности, с наличием вариантов белков (семейства), участвующих в трансдукции сигнала.



Активация пути Ras инсулином приводит, наряду с другими ответами клетки, к изменению обмена гликогена:

Регуляция синтеза гликогена инсулином через сигнальный путь Ras. ПФГр-1 — протеинфосфатаза гранул гликогена; КФ — киназа гликогенфосфорилазы; ГФ — гликогенфосфорилаза; ГС — гликогенсинтаза. В рамке — процессы, которые при стимуляции клетки инсулином прекращаются вследствие дефосфорилирования киназы гликогенфосфорилазы.

Одним из ферментов каскада протеинкиназ, активируемых комплексом Ras, является протеинкиназа рр90S6. Этот фермент катализирует Сер/Тре-фосфорилирование протеинфосфатазы, связанной с гранулами гликогена (ПФГр-1). Фосфорилированная (активная) форма ПФГр-1-Р дефосфорилирует (активирует) гликогенсинтазу (ускоряется синтез гликогена). ПФГр-1-Р дефосфорилирует также киназу фосфорилазы и гликогенфосфорилазу (прекращается мобилизация гликогена). Таким длинным путем инсулиновый сигнал доходит до одного из конечных, эффекторных звеньев.

Источник: http://www.biochemistry.ru/dm/dm4.htm

Реферат: Инсулиновый рецептор

Просмотров: 756 Комментариев: 4 Оценило: 1 человек Средний балл: 4 Оценка: неизвестно Скачать

Одна из трудно разрешимых проблем, с которой встречались исследователи при описании системы коммуникации, основной на использовании гормонов, представлено на схеме (рис. 1). Во внеклеточной жидкости гормоны присутствуют в очень низкой концентрации – обычно в пределах 10(-15) — 10(-19) моль/л. Это на много ниже содержание других, структурно сходных соединений (стеролов, аминокислот, пептидов, белков) и иных веществ, каторые находятся в крови в концентрации 10(-5) – 10(-3) моль/л. Следовательно, клетки-мишени должны отличать данный гормон не только от других гормонов, присутствующих в малых количествах, но и от прочих соединений, присутствующих в 10(6)– 10(9) – кратном количестве. Столь высокую степень избирательности обеспечивают особые принадлежащие клетке молекулы узнавания, называемые рецепторы. Биологический эффект гормонов начинается с их связывания со специфическими рецепторами, а завершается, как правило диссоциацией гормона и рецептора (в соответствии с тем принципов, что надежная система контроля должна обладать средством прерывания действия агента).



Рис 1. Специфичность и избирательность рецепторов гормонов. Во внеклеточной жидкости содержится множество разнообразных соединений, но рецепторы узнают лишь очень немногие из них. Кроме того, рецепторы должны выбрать определенные молекулы из множества других, присутствующих в более высокой концентрации. На рисунке показано, что каждая клетка может нести либо один тип рецепторов, либо несколько

Механизм действия инсулина

Рецепторы инсулина . Действие инсулина начинается с его связывания со специфическим гликопротеиновым рецептором на поверхности клетки-мишени. Различные эффекты этого гормона (рис 2.) могут проявляться либо через несколько секунд или минут (транспорт, фосфорилирование белков, активации и ингибирование ферментов, синтез РНК), либо через несколько часов (синтез белка и ДНК и клеточный рост).

Рис 2. Связь между рецептором инсулина и его действием. (Courtesy of C. R. Kahn.)

Инсулиновый рецептор подробно исследован с помощью биохимических методов и технологии рекомбинантных ДНК. Он представляет собой гетеродимер, состоящий из двух субъединиц (a и b)в конфигурацииα2- β2, связанных между собойдисульфидными мостиками. Обе субъединицы содержат много гликозидных остатков. Удаление сиаловой кислоты и галактозы снижает как способность связывать инсулин, так и активность этого гормона. Каждая из гликопротеиновых субъединиц обладает особой структурой и определенной функцией. a-Субъединица (мол. масса) целиком расположена вне клетки, связывание инсулина, вероятно, осуществляется с помощью богатого цистином домена. b-Субъединица (мол. масса 95000) – трансмембранный белок, выполняющий вторую важную функцию рецептора, т. е. преобразование сигнала. Цитоплазматическая часть b-субъединицы обладает тирозинкиназной активностью и содержит участок аутофорилирования. Считается, что и то и другое важно для преобразования сигнала и действия инсулина. Поразительное сходство между тремя рецепторами, выполняющими различные функции, проиллюстрировано на схеме (рис. 3). Действительно, последовательность некоторых участков b-субъединиц гомологичны таковым в рецепторе



Рис 3. Схема строения рецепторов липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), фактора роста эпидермиса (ФРЭ) и инсулина. В каждом из этих рецепторов аминоконцы находятся в той части молекулы, которая выступает из клетки. Рамками обозначены участки, богатые цистеином, которые, как считают, участвуют в связывании лиганда. В каждом рецепторе (

25 аминокислот) имеется короткий домен, пересекающий плазматическу мембрану (серая полоса), и внутриклеточный домен варьирующей длинны. Рецепторы ФРЭ и инсулина обладают тирозинкиназной активностью, локализованном в цитоплазматическом домене; кроме того, в этом домене находятся участки, в которых происходит аутофосфорилирование. Инсулиновый рецептор представляет собой гетеротетрамер, отдельные цепи (вертикальные полосы) которые связаны между собой дисульфидными мостиками.

Рецептор инсулина постоянно синтезируется и распадается; его период полужизни составляет 7 – 12 ч. Рецептор синтезируется в виде одноцепочечного пептида в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме и быстро гликозируется в аппарате Гольджи. Предшественник человеческого рецептора инсулина состоит из 1382 аминокислот, его мол. масса составляет, при расщеплении он образует зрелые a- и b-субъединицы. У человека ген инсулинового рецептора локализован в хромосоме 19.

Рецепторы инсулина обнаружены на поверхности большинства клеток млекопитающих. Их концентрация достигаетна клетку, причем часто они выявляются и на таких клетках, которые не относятся к типичным мишеням инсулин. Спектр метаболических эффектов инсулина хорошо известен. Однако инсулин участвует и в таких процессах, как рост и репликация клеток, органогенез и дифференцировка у плода, а также в процессах заживления и регенерации тканей. Строение инсулинового рецептора, способность различных инсулинов связываются с рецепторами, и вызывать биологические реакции практически идентичны в клетках всех типов и всех видов. Так, свиной инсулин почти всегда в 10 – 20 раз эффективнее свиного проинсулина, который в свою очередь в 10 – 20 раз эффективнее инсулина морской свинки даже у самой морской свинки. Инсулиновый рецептор имеет, по-видимому, высоко консервативную структуру, еще более консервативную, чем структура самого инсулина.

При связывании инсулина с рецептором происходят следующие события: 1) изменяется конформация рецептора,



2) рецепторы связываются друг с другом, образуя микроагрегаты, пятна (patches) или нашлепки,

3) рецептор подвергается интернализации,

4) возникает какой то сигнал.

Значение конформационных изменений рецептора не известно, но интернализация, вероятно, служит средством регуляции количества и кругооборота рецепторов. В условиях высокого содержания инсулина в плазме, например при ожирении и акромегалии, число инсулиновых рецепторов снижается, и чувствительность тканей-мишений к инсулину уменьшается. Такая «снижающая» регуляция обусловлена потерей рецепторов в результате их интернализации, т. у. Процесса проникновения инсулин-рецепторных комплексов в клетку путем эндоцитоза с помощью покрытых клатрином пузырьков.

В центре внимания современных исследователей лежит тот факт, что инсулиновый рецептор сам является ферментом, чувствительным к инсулину, поскольку при связывании инсулина он подвергается аутофосфорилированию. Эта функция осуществляется b-субъединицей, которая, действует как протеинкиназа, переносит g-фосфат с АТР на остаток тирозина b-субъединице. Инсулин повышает V max этой ферментативной реакции, а в двухвалентные катионы, особенно Mn²_, снижают К м для АТР.



Фосфорилирование тирозина нетипично для клеток млекопитающих (на долю фосфотирозина приходится всего 0,03% фосфоаминокислот, содержащихся в нормальных клетках), и вполне возможно, что наличие у рецепторов ФРЭ, ТФР, ИФР-1 тирозинкиназной активности не случайно. Существует предложение, что тирозинкиназная активность – важный фактор в действии продуктов ряда вирусных анкогенов. Их связь с клеточными аналогами онкогенов, обладающими сходными свойствами при злокачественном и нормальном клеточном росте, расматривается выше. Изучение структуры этих компонентов выявило высокую степень гомологии между рецепторами и онкогенами, например между рецептором ФРЭ и erb -B, между рецептором ТФР и vsis и между инсулиновым рецептором vros .

Участие тирозинкиназы в преобразовании инсулин-рецепторного сигнала не доказано, но оно могло бы заключатся в фосфорилировании специфического белка, инициирующего действие инсулина, в запуске каскада фосфорилирование-дефосфорилирование, в изменение некоторых свойств клеточной мембраны или образование какого-то связанного с мембраной продукта, например фосфолипида.

Многие из метаболических эффектов инсулина, особенно те, которые возникают быстро, опосредованы его влиянием на реакции фосфолирование-дефосфолирование белка, что в свою очередь влияет на ферментативную активность данного белка. Перечень ферментов, активность которых регулируется таким путем, приведен в таблице (?). в некоторых случаях инсулин снижает внутриклеточное содержание сАМР (активируя сАМР-фосфодиэстеразу), что приводит к уменьшению активности сАМР-зависимой протеинкиназы. Такие эффекты характерны для гликогенсинтазы и фосфорилазы. В других случаях действия инсулина не зависит от сАМР и сводится к активации других протеинкиназ (например, в случае тирозинкиназы инсулинового рецептора), ингибированию третьих протеинкиназ или (что значительно чаще) к стимуляции фосфотаз фосфопротеинов. Дефосфолирование увеличивает активность ряда ключевых ферментов (таб.1). Такие ковалентные модификации обеспечивают почти мгновенные изменения активностей ферментов.

Таблица 1.Ферменты, степень фосфорилирования и активность каторых регулируется инсулином.

Гликолиз и глюконеогенез



При недостаточности инсулина или устойчивости к его действию развивается сахарный диабет . Примерно у 90% больных диабетом наблюдается инсулин-независимый сахарный диабет II типа (ИНЗСД). Для таких больных характерны ожирение, повышенное содержание в плазме инсулина и снижение количества инсулиновых рецепторов.

У некоторых людей образуются антитела к рецепторам инсулина. Эти тела предотвращают связывание инсулина с рецептором, и в результате у таких лиц развивается синдром тяжелой инсулинорезистентности. О важной роли инсулина для органогенеза свидетельствуют редкие случаи карликовости . Этот синдром характеризуется низким весом при рождении, малой мышечной массой, малым количеством подкожного жира, очень мелкими чертами лица, инсулинорезистентностью со значительным повышением содержания биологически активного в плазме и ранней смертью. У некоторых таких больных либо совсем отсутствовали рецепторы инсулина, либо они были дефективными

1. Гренер Д. К. Марри. Р. Биохимия человека.1998г.

2. Кохн К. Р. Молекулярный механизм действия инсулина. 1985г.

3. Andreone I. Insulin modulation of gene expression, In: Diabetes and Metabolism Reviews. 1985



4. Kono T. Action of insulin on glucose transport and cAMP phosphodiesterase in fat cells: Involvement of two distinct molecular mechanisms. 1983

Источник: http://www.bestreferat.ru/referat-47309.html

Биология и медицина

Инсулиновый рецептор

Инсулиновый рецептор подробно исследован с помощью биохимических методов и технологии рекомбинантных ДНК. Он представляет собой гетеродимер, состоящий из двух субъединиц ( альфа и бета ) в конфигурации альфа2-бета2, связанных между собой дисульфидными мостиками. Обе субъединицы содержат много гликозильных остатков. Удаление сиаловой кислоты и галактозы снижает как способность связывать инсулин, так и активность этого гормона. Каждая из гликопротеиновых субъединиц обладает особой структурой и определенной функцией.

Рецептор инсулина постоянно синтезируется и распадается: его период полужизни составляет 7-12 ч . Рецептор синтезируется в виде одноцепочечного пептида в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме и быстро гликолизируется в аппарате Гольджи .

Предшественник человеческого рецептора инсулина состоит из 1382 аминокислот, его мол. масса составляет, при расщеплении он образует зрелые альфа- и бета-субъединицы. У человека ген инсулинового рецептора локализован в хромосоме 19 .



Рецепторы инсулина обнаружены на поверхности большинства клеток млекопитающих. Их концентрация достигаетна клетку, причем часто они выявляются и на таких клетках, которые не относят к типичным мишеням инсулина. Инсулиновый рецептор имеет, по-видимому, высоко консервативную структуру, еще более консервативную, чем структура самого инсулина.

Ссылки:

Содержание

Случайный рисунок

Внимание! Информация на сайте

предназначена исключительно для образовательных

Источник: http://medbiol.ru/medbiol/endocrinology/000b3329.htm

Инсулиновый рецептор

Одна из трудно разрешимых проблем, с которой встречались исследователи при описании системы коммуникации, основной на использовании гормонов, представлено на схеме (рис. 1). Во внеклеточной жидкости гормоны присутствуют в очень низкой концентрации – обычно в пределах 10(-15) — 10(-19) моль/л. Это на много ниже содержание других, структурно сходных соединений (стеролов, аминокислот, пептидов, белков) и иных веществ, каторые находятся в крови в концентрации 10(-5) – 10(-3) моль/л. Следовательно, клетки-мишени должны отличать данный гормон не только от других гормонов, присутствующих в малых количествах, но и от прочих соединений, присутствующих в 10(6)– 10(9) – кратном количестве. Столь высокую степень избирательности обеспечивают особые принадлежащие клетке молекулы узнавания, называемые рецепторы. Биологический эффект гормонов начинается с их связывания со специфическими рецепторами, а завершается, как правило диссоциацией гормона и рецептора (в соответствии с тем принципов, что надежная система контроля должна обладать средством прерывания действия агента).

Рис 1. Специфичность и избирательность рецепторов гормонов. Во внеклеточной жидкости содержится множество разнообразных соединений, но рецепторы узнают лишь очень немногие из них. Кроме того, рецепторы должны выбрать определенные молекулы из множества других, присутствующих в более высокой концентрации. На рисунке показано, что каждая клетка может нести либо один тип рецепторов, либо несколько



Механизм действия инсулина

Рецепторы инсулина . Действие инсулина начинается с его связывания со специфическим гликопротеиновым рецептором на поверхности клетки-мишени. Различные эффекты этого гормона (рис 2.) могут проявляться либо через несколько секунд или минут (транспорт, фосфорилирование белков, активации и ингибирование ферментов, синтез РНК), либо через несколько часов (синтез белка и ДНК и клеточный рост).

Рис 2. Связь между рецептором инсулина и его действием. (Courtesy of C. R. Kahn.)

Инсулиновый рецептор подробно исследован с помощью биохимических методов и технологии рекомбинантных ДНК. Он представляет собой гетеродимер, состоящий из двух субъединиц (a и b)в конфигурацииα2- β2, связанных между собойдисульфидными мостиками. Обе субъединицы содержат много гликозидных остатков. Удаление сиаловой кислоты и галактозы снижает как способность связывать инсулин, так и активность этого гормона. Каждая из гликопротеиновых субъединиц обладает особой структурой и определенной функцией. a-Субъединица (мол. масса) целиком расположена вне клетки, связывание инсулина, вероятно, осуществляется с помощью богатого цистином домена. b-Субъединица (мол. масса 95000) – трансмембранный белок, выполняющий вторую важную функцию рецептора, т. е. преобразование сигнала. Цитоплазматическая часть b-субъединицы обладает тирозинкиназной активностью и содержит участок аутофорилирования. Считается, что и то и другое важно для преобразования сигнала и действия инсулина. Поразительное сходство между тремя рецепторами, выполняющими различные функции, проиллюстрировано на схеме (рис. 3). Действительно, последовательность некоторых участков b-субъединиц гомологичны таковым в рецепторе

Рис 3. Схема строения рецепторов липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), фактора роста эпидермиса (ФРЭ) и инсулина. В каждом из этих рецепторов аминоконцы находятся в той части молекулы, которая выступает из клетки. Рамками обозначены участки, богатые цистеином, которые, как считают, участвуют в связывании лиганда. В каждом рецепторе (



25 аминокислот) имеется короткий домен, пересекающий плазматическу мембрану (серая полоса), и внутриклеточный домен варьирующей длинны. Рецепторы ФРЭ и инсулина обладают тирозинкиназной активностью, локализованном в цитоплазматическом домене; кроме того, в этом домене находятся участки, в которых происходит аутофосфорилирование. Инсулиновый рецептор представляет собой гетеротетрамер, отдельные цепи (вертикальные полосы) которые связаны между собой дисульфидными мостиками.

Рецептор инсулина постоянно синтезируется и распадается; его период полужизни составляет 7 – 12 ч. Рецептор синтезируется в виде одноцепочечного пептида в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме и быстро гликозируется в аппарате Гольджи. Предшественник человеческого рецептора инсулина состоит из 1382 аминокислот, его мол. масса составляет, при расщеплении он образует зрелые a- и b-субъединицы. У человека ген инсулинового рецептора локализован в хромосоме 19.

Рецепторы инсулина обнаружены на поверхности большинства клеток млекопитающих. Их концентрация достигаетна клетку, причем часто они выявляются и на таких клетках, которые не относятся к типичным мишеням инсулин. Спектр метаболических эффектов инсулина хорошо известен. Однако инсулин участвует и в таких процессах, как рост и репликация клеток, органогенез и дифференцировка у плода, а также в процессах заживления и регенерации тканей. Строение инсулинового рецептора, способность различных инсулинов связываются с рецепторами, и вызывать биологические реакции практически идентичны в клетках всех типов и всех видов. Так, свиной инсулин почти всегда в 10 – 20 раз эффективнее свиного проинсулина, который в свою очередь в 10 – 20 раз эффективнее инсулина морской свинки даже у самой морской свинки. Инсулиновый рецептор имеет, по-видимому, высоко консервативную структуру, еще более консервативную, чем структура самого инсулина.

При связывании инсулина с рецептором происходят следующие события: 1) изменяется конформация рецептора,

2) рецепторы связываются друг с другом, образуя микроагрегаты, пятна (patches) или нашлепки,

3) рецептор подвергается интернализации,



4) возникает какой то сигнал.

Значение конформационных изменений рецептора не известно, но интернализация, вероятно, служит средством регуляции количества и кругооборота рецепторов. В условиях высокого содержания инсулина в плазме, например при ожирении и акромегалии, число инсулиновых рецепторов снижается, и чувствительность тканей-мишений к инсулину уменьшается. Такая «снижающая» регуляция обусловлена потерей рецепторов в результате их интернализации, т. у. Процесса проникновения инсулин-рецепторных комплексов в клетку путем эндоцитоза с помощью покрытых клатрином пузырьков.

В центре внимания современных исследователей лежит тот факт, что инсулиновый рецептор сам является ферментом, чувствительным к инсулину, поскольку при связывании инсулина он подвергается аутофосфорилированию. Эта функция осуществляется b-субъединицей, которая, действует как протеинкиназа, переносит g-фосфат с АТР на остаток тирозина b-субъединице. Инсулин повышает V max этой ферментативной реакции, а в двухвалентные катионы, особенно Mn²_, снижают К м для АТР.

Фосфорилирование тирозина нетипично для клеток млекопитающих (на долю фосфотирозина приходится всего 0,03% фосфоаминокислот, содержащихся в нормальных клетках), и вполне возможно, что наличие у рецепторов ФРЭ, ТФР, ИФР-1 тирозинкиназной активности не случайно. Существует предложение, что тирозинкиназная активность – важный фактор в действии продуктов ряда вирусных анкогенов. Их связь с клеточными аналогами онкогенов, обладающими сходными свойствами при злокачественном и нормальном клеточном росте, расматривается выше. Изучение структуры этих компонентов выявило высокую степень гомологии между рецепторами и онкогенами, например между рецептором ФРЭ и erb -B, между рецептором ТФР и vsis и между инсулиновым рецептором vros .

Участие тирозинкиназы в преобразовании инсулин-рецепторного сигнала не доказано, но оно могло бы заключатся в фосфорилировании специфического белка, инициирующего действие инсулина, в запуске каскада фосфорилирование-дефосфорилирование, в изменение некоторых свойств клеточной мембраны или образование какого-то связанного с мембраной продукта, например фосфолипида.



Многие из метаболических эффектов инсулина, особенно те, которые возникают быстро, опосредованы его влиянием на реакции фосфолирование-дефосфолирование белка, что в свою очередь влияет на ферментативную активность данного белка. Перечень ферментов, активность которых регулируется таким путем, приведен в таблице (?). в некоторых случаях инсулин снижает внутриклеточное содержание сАМР (активируя сАМР-фосфодиэстеразу), что приводит к уменьшению активности сАМР-зависимой протеинкиназы. Такие эффекты характерны для гликогенсинтазы и фосфорилазы. В других случаях действия инсулина не зависит от сАМР и сводится к активации других протеинкиназ (например, в случае тирозинкиназы инсулинового рецептора), ингибированию третьих протеинкиназ или (что значительно чаще) к стимуляции фосфотаз фосфопротеинов. Дефосфолирование увеличивает активность ряда ключевых ферментов (таб.1). Такие ковалентные модификации обеспечивают почти мгновенные изменения активностей ферментов.

Таблица 1.Ферменты, степень фосфорилирования и активность каторых регулируется инсулином.

Источник: http://mirznanii.com/a/146787/insulinovyy-retseptor

Действие инсулина на белковый обмен

1 повышение проницаемости мембран для аминокислот, 2 усиление синтеза иРНК, 3 активация в печени синтеза аминокислот, 4 повышение активности ферментов синтеза белков, 5 торможение активности ферментов расщепляющих белки

Влияние инсулина на жировой обмен

1 стимуляция синтеза свободных жирных кислот из глюкозы, 2 стимуляция синтеза триглицеридов , 3 активация окисления кетоновых тел в печени, 4 подавление распада жира

Регуляция инкреции инсулина

Главным регуляторомявляетсяглюкоза, активирующая в бета –клетках аденилатциклазы, что в конечном итоги приводит к выбросу инсулина из гранул бета- клеток в кровь.Вегетативная нервная система– парасимпатическая и ацетилхолин-стимулируют выброс инсулина в кровь, симпатическая и норадреналин-тормозятэтот процесс.

При недостаткеинсулина в организме развиваетсясахарный диабет.

Эффекты глюкагона

1. Усиливает гликогенолиз в печени и мышцах,2. Способствует глюконеогенезу.

3. Гипергликемия,4. Активирует липолиз/ лизис/, 5. Подавляет синтез жира. 6. Увеличивает систез кетоновых тел в печени, 7.Угнетает их окисление, 8.Стимулирует катоболизм/распад/ белков в тканях, прежде всего в печени, 9.Увеличивает синтез мочевины

Увеличениеглюкозы в кровитормозитвыделение гормона,уменьшение-стимулируетвыброс его в кровь,Симпатическая нервная система и катехоламины стимулируютвыброс глюкогона в кровь, апарасимпатическая-тормозит.

Инсулиновый рецептор

Главную роль в формировании эффектов инсулина иг­рает фосфорилирование внутриклеточных белков-субстратов инсулинового рецептора (IRS), основным из которых являет­ся IRS-1.

Рецептор к инсулину обладает тирозинкиназной актив­ностью. Он состоит из двух α-субъединиц и двух β-субъединиц, которые связаны между собой дисульфидными свя­зями и нековалентными взаимодействиями.

На поверхности мембраны находятся α-субъединицы с доменом для связывания с инсулином, β-субъединицы прони­зывают бислой мембраны и не взаимодействуют непосредст­венно с инсулином.

Каталитический центр тирозинкиназной активности на­ходится на внутриклеточном домене находится β-субъединиц.

Взаимодействие инсулина с α-субъединицами рецептора приводит к фосфорилированию β-субъединиц рецептора, в таком состоянии они способны фосфорилировать другие внутриклеточные белки, изменяя тем самым их функцио­нальную активность.

Фосфорилирование ИРФ-1 повышает активность этого белка и позволяет ему активировать различные цитозольные белки — ферменты.

Это проводит к активации нескольких сигнальных путей и каскадов специфических протеинкиназ (фосфолипаза Ср, Ras-белок, Raf-1 протеинкиназа, митогенактивируемые про-теинкиназы (МАПКК, МАПК), фосфолипаза А2), вызывает фосфорилирование ферментов, факторов транскрипции (ПСАТ), обеспечивая многообразие эффектов инсулина.

Эти процессы осуществляют каскадно.

В настоящее время установлено, что один из цитозоль-ных белков присоединяется к уже фосфорилированному ре­цептору инсулина. Образовавшийся комплекс взаимодейст­вует с Ras-белком.

Активированный R-белок активирует протеинкиназу Raf-1.

Эта протеинкиназа активирует протеинкиназу МАПКК, МАПК, что в конечном счете вызывает длительные эффекты инсулина через активацию ПСАТ.

Таким образом, инсулин реализует свое действие через различные пути внутриклеточного проведения сигнала. Имен­но это и обеспечивает многообразие эффектов инсулина.

Рецепторы к глюкогону.

Рецепторы к глюкогону находятся в цитоплазматиче-ских мембранах клеток печени, мышц. Они (рецепторы к глюкогону) ассоциированы с G-белком.

При формировании комплекса глюкогон-рецептор субъ­единица Gas взаимодействует с аденилатциклазой и активи­рует ее.

Активация аденилатциклазы приводит к увеличению содержания цАМФ в цитозоле, который в свою очередь акти­вирует протеинкиназу А. Она (протеинкиназа А) активирует комплекс внутриклеточных ферментов, обеспечивающих реализацию эффектов глюкогона.

Для продолжения скачивания необходимо собрать картинку:

Источник: http://studfiles.net/preview//page:27/

Инсулиновый рецептор

Эктодомен инсулинового рецептора (PDB:3LOH)

Инсулиновый рецептор (IR) (англ. insulin receptor ) — трансмембранный рецептор, который активируется инсулином, IGF-I, IGF-II и принадлежит к большому классу тирозинкиназных рецепторов [1] . Метаболически, инсулиновый рецептор играет ключевую роль в регуляции гомеостаза глюкозы, функционального процесса, который при дегенеративных условиях может привести к ряду клинических проявлений, в том числе диабету и раку [2] [3] . Биохимически инсулиновый рецептор кодируется одним геном INSR, альтернативный сплайсинг которого в ходе транскрипции производит либо к IR-A либо к IR-B изоформам [4] . Последующие посттрансляционные события каждой изоформы приводят к формированию протеолитически расщеплённых α и β-субъединиц, которые при объединении, в конечном счете способны к димеризации с получением дисульфидно связанного трансмембранного инсулинового рецептора массой ≈ 320 кДа [4] .

Содержание

Первоначально транскрипты альтернативных вариантов сплайсинга гена INSR транслируются с образованием одного из двух мономерных изомеров: IR-A, в котором вырезан экзон 11, и IR-B, в котором есть экзон 11. Включение экзона 11 приводит к добавлению 12 аминокислот выше фурина в сайте протеолитического расщепления.

При димеризации рецептора, после протеолитического расщепления α- и β-цепей, дополнительные 12 аминокислот остаются на С-конце α-цепи (обозначенной αCT), где они предположительно влияют на взаимодействия рецептора и лиганда [5] .

Каждый изомерический мономер структурно разбит на 8 различных доменов; домен лейцин-обогащённых повторов (L1, остатки 1-157), регион богатый цистеином (CR, остатки 158—310), дополнительный домен лейцин-обогащённых повторов (L2, остатки 311—470), три типа доменов фибронектина III; FnIII-1 (остатки 471—595), FnIII-2 (остатки 596—808) и FnIII-3 (остатки 809—906). Кроме того, вставной домен (ID, остатки 638—756) находящийся в пределах FnIII-2, содержащий сайт расщепления α/β фурина, протеолиз которого действуют как в IDα так и IDβ доменах. В β-цепи, ниже области FnIII-3 находится трансмембранная спираль и внутриклеточная околомембранная область, непосредственно выше внутриклеточного каталитического тирозинкиназного домена, ответственного за активацию внутриклеточных сигнальных путей [6] . При расщеплении мономера на соответствующие α и β цепи, рецептор гомо- или гетеродимеризуется через ковалентно дисульфидную связь, а между мономерами в димере образуется две дисульфидные связи, идущие от каждого α-цепи. Общая структура 3D эктодомена [en] , обладает четырьмя сайтами связывания лиганда, напоминает перевернутую V. Каждый мономер поворачивается примерно 2 раза вокруг оси, проходящей параллельно перевернутой V, L2 и FnIII-1 доменам от каждого мономера, формирующего вершину перевернутой V [6] [7] .

Эндогенные лиганды инсулинового рецептора включают инсулин, IGF-I и IGF-II. Связывание лиганда с α-цепями эктодомена IR вызывает структурные изменения в рецепторе, ведущие к автофосфорилированию различных остатков тирозина во внутриклеточном домене TK в β-цепи. Эти изменения способствовуют рекрутированию определенных адаптерных белков [en] , таких как белки субстрата инсулинового рецептора (IRS) в дополнение к SH2-B [en] (гомолог Src 2 — B), APS и протеинфосфатазы, таких как PTP1B [en] , в конечном итоге, способствующих последующим процессам, связанным с гомеостазом глюкозы в крови [8] .

Строго говоря, отношения между инсулиновым рецептором и лигандом показывают сложные аллостерические свойства. На это указывает график Скэтчарда [en] который показывает, что измеренное соотношение инсулинового рецептора, связанного с лигандом, относительно несвязанного лиганда не следует линейной зависимости относительно изменений концентрации инсулинового рецептора, связанного с лигандом, давая основание предположить, что инсулиновый рецептор и его лиганд взаимодействуют по механизму кооперативно связаны [en] [9] . Кроме того, наблюдение, что скорость диссоциации IR-лиганда увеличивается при добавлении несвязанного лиганда предполагает, что природа этого сотрудничества отрицательна; иначе говоря, начальное связывание лиганда с IR ингибирует дополнительное связывание со своим вторым активным сайтом, демонстрируя аллостерическое ингибирование [9] .

Хотя точный механизм связывания IR с его лигандом структурно ещё не выяснен, с точки зрения системной биологии, биологически значимое предсказание кинетики [en] IR-лиганд (инсулин/IGF-I) было определено в контексте доступной в настоящий момент структуры эктодомена IR [6] [7] .

Эти модели утверждают, что каждый мономер IR имеет 2 инсулиновых сайта связывания; Сайт 1, который связывается с «классической» поверхностью связывания инсулина: состоящей из L1 плюс αCT доменов и сайта 2, состоящий из петель на стыке FnIII-1 и FnIII-2, по прогнозам, связывающихся с «новым» гексамерным лицом сайта связывания инсулина [1] . Так как каждый мономер предоставляет IR эктодомену представление 3D «зеркальной» взаимодополняемости, N-терминальный сайт 1 из одного мономера, в конечном счете сталкивается с C-терминальным сайтом 2 второго мономера, что также верно для каждого зеркального дополнения мономеров (противоположная сторона структуры эктодомена). Текущая литература отличает сайты связывания дополнений, назначив на сайте 1 и 2 мономерные сайты дополнений, как 3 и 4 или как сайт 1′ и 2′ соответственно [1] [10] .

Таким образом, эти модели утверждают, что каждый IR может связываться с молекулой инсулина (который имеет две связывающих поверхности) в 4 местах, посредством сайтов 1, 2, (3/1′) или (4/2′). Поскольку каждый сайт 1 проксимально сталкивается с сайтом 2, по прогнозам, произойдет связывания инсулина конкретным сайтом, «сшивание» [en] с помощью лиганда между мономерами, (то есть [мономер 1 Сайт 1 — Инсулин — мономер 2 сайт (4/2′)] или [мономер 1 сайт 2 — Инсулин — мономер 2-сайт (3/1′)]). В соответствии с действующим математическим моделированием IR-инсулиновой кинетики, есть два важных последствия для событий сшивания инсулина; 1. в вышеупомянутом наблюдении отрицательное взаимодействие IR и его лиганда, после связывания лиганда с IR снижается и 2. физическое воздействие приводит к сшиванию эктодомена в такой конформации, которая необходима для наступления событий внутриклеточного фосфорилирования тирозина (то есть эти события служат требованием к активации рецептора с последующим поддержанием гомеостаза глюкозы в крови) [8] .

Рецепторы тирозинкиназы [en] , в том числе инсулиновый рецептор, опосредуют свою активность, вызывая добавление фосфатной группы к конкретным тирозинам в клетках определенных белков. В «подложке» белки, которые фосфорилируются инсулиновым рецептором включает белок, называемый «IRS-1» для «инсулинового рецептора подложки 1». Связывания и фосфорилирования IRS-1 в конечном итоге приводит к увеличению высокого сродства молекул транспортера глюкозы (GLUT4) на внешней мембране инсулиночувствительных тканей, в том числе мышечных клеток и жировой ткани, и, следовательно, к увеличению поглощения глюкозы из крови в этих тканях. Другими словами, глюкозный транспортёр GLUT4 транспортируется из клеточных везикул к клеточной поверхности, где он затем может опосредовать транспорт глюкозы в клетку.

Основная деятельность активации инсулинового рецептора — индуцировать поглощение глюкозы. По этой причине «нечувствительность инсулина», или снижение сигнализации инсулинового рецептора, приводит к сахарному диабету 2 типа — клетки неспособны принять глюкозу и в результате — гипергликемия (повышение циркуляции глюкозы) и все последствия диабета.

Несколько пациентов с гомозиготной мутацией гена INSR были описаны, как получившие синдром Донохью [en] . Это аутосомно-рецессивные нарушения делают совершенно нефункциональными инсулиновые рецепторы. Эти пациенты имеют низкорасположенные, часто выпуклые, уши, ноздри, утолщенные губы и сильную задержку роста. В большинстве случаев, прогноз для этих пациентов является крайне бедным, смертельный исход случается в течение первого года жизни. Другие мутации того же гена вызывают менее тяжелый синдром Робсона-Менденхолла [en] , при которых пациенты имеют характерно аномальные зубы, гипертрофированные дёсны и расширение шишковидной железы. Оба заболевания представляют флуктацию уровня глюкозы: после приема пищи глюкоза изначально очень высока, а затем резко падает до аномально низких уровней [11] .

Активированные IRS-1 действуют в качестве вторичного мессенджера в клетке, чтобы стимулировать транскрипцию инсулинорегулируемых генов. Во-первых, белок Grb2 связывает Р-Tyr остаток IRS-1 в его домене SH2 [en] . Grb2 становится в состоянии связать SOS, который в свою очередь катализирует замену связанного GDP с GTP в Ras, G-белка. Этот белок затем начинает каскад фосфорилирования, что приводит к активации митогеноактивируемой протеинкиназы (МАРК), которая входит в ядро и фосфорилирует различные факторы ядерной транскрипции (например, Elk1).

Синтез гликогена также стимулируется инсулиновым рецептором с помощью IRS-1. В этом случае, это SH2-домен [en] из киназы PI-3 ( PI-3K [en] ), который связывает P-Tyr из IRS-1. Теперь активации PI-3K может конвертировать мембранные липидные фосфатидилинозитол 4,5-бисфосфата [en] (PIP2) до фосфатидилинозит 3,4,5-трифосфата [en] (PIP3). Это косвенно активирует протеинкиназу PKB (Akt) с помощью фосфорилирования. РКВ затем фосфорилирует несколько целевых белков, в том числе киназу гликогенсинтазы 3 [en] (GSK-3). GSK-3 несёт ответственность за фосфорилирование (и, следовательно, деактивацию) гликогенсинтазы. Когда GSK-3 фосфорилируется, он отключается, и предотвращается деактивации гликогенсинтазы. Этим окольным путём инсулин увеличивает синтез гликогена.

После того как молекула инсулина стыкуется с рецептором и активирует его, она может быть выпущена обратно во внеклеточную среду, или может быть деградирована в клетке. Деградация обычно включает эндоцитоз инсулино-рецепторного комплекса с последующим действием фермента, разрушающего инсулин. Большинство молекул инсулина деградируют в клетках печени. Было подсчитано, что типичная молекула инсулина деградирует приблизительно через 71 минуту после первоначального выпуска в кровоток [12] .

Источник: http://ru-wiki.org/wiki/%D0%98%D0%BD%D1%81%D1%83%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D1%80%D0%B5%D1%86%D0%B5%D0%BF%D1%82%D0%BE%D1%80

Опубликовано admin