Den insulin-reseptoren er en proteinstrukturer eksponert på den ekstracellulære siden av plasmamembranen til mange celler i menneskekroppen og andre pattedyr. Den naturlige liganden for denne reseptoren er insulin.
Insulin er et hormon som er syntetisert av ß-cellene på holmene i Langerhans i den endokrine delen av bukspyttkjertelen, et organ som ligger i bukhulen som syntetiserer fordøyelsesenzymer og hormoner.
Visualisering av ligandindusert transmembrane signalering ved insulinreseptoren. Theresia Gutmann, Kelly H. Kim, Michal Grzybek, Thomas Walz, Ünal Coskun
Insulinet som er syntetisert og frigitt av bukspyttkjertelen, binder seg til reseptoren på plasmamembranen til målcellene, og som en konsekvens av denne ligand-reseptorbinding utløses en serie intracellulære prosesser som til slutt fremmer inntreden av glukose i nevnte celler.
Insulin er ansvarlig for aktivering av mange anabole eller syntetiske reaksjoner relatert til metabolismen av karbohydrater, fett og proteiner.
Insulinreseptorer er glykoproteiner dannet av fire underenheter med deres amino- og karboksylterminale deler i det cytoplasmatiske området. Når disse reseptorene binder seg til insulin, klumper de seg sammen og endocytter.
Ved overvekt og diabetes type II reduseres antallet insulinreseptorer, og dette forklarer delvis insulinresistensen som følger med disse patologiske forholdene.
kjennetegn
Insulinreseptorer er en del av en familie av membranreseptorer som har bindingssteder for hormoner av protein. Disse typer hormoner kan ikke krysse cellemembraner, så deres metabolske effekter blir utført gjennom reseptorene deres.
Insulin er et peptidhormon relatert til å fremme syntetiske reaksjoner som kalles anabole reaksjoner, og som er relatert til metabolismen av karbohydrater, fett og proteiner.
Mange celler har insulinreseptorer, hovedsakelig muskelceller, leverceller og fettceller. Imidlertid har andre celler som tilsynelatende ikke er insulinmålceller også insulinreseptorer.
Inntreden av glukose i celler, i noen vev, er avhengig av insulin, siden proteiner som er ansvarlig for den lette diffusjonen av glukose finnes i dem, i små membranstykker som danner intracellulære vesikler.
Når insulin binder seg til reseptoren i denne typen insulinavhengige celler, beveger glukosetransportørene i de intracellulære vesiklene seg og vises på overflaten av cellemembranen når disse vesiklene smelter sammen med denne membranen.
Skjelettmuskulaturen og fettvevcellene er blant annet et eksempel på denne mekanismen.
Insulinreseptorer har en relativt kort halveringstid på omtrent 7 til 12 timer, så de syntetiseres og nedbrytes kontinuerlig. Hos pattedyr er reseptorkonsentrasjonen omtrent 20 000 reseptorer per celle.
Når insulin binder seg til reseptoren, oppstår en reseptorkonformasjonsendring, naboreseptorer beveger seg, mikroaggregater blir produsert, og deretter blir reseptoren internalisert. Samtidig blir det generert signaler som deretter vil forsterke svarene.
Struktur
Farget dimerisk insulinreseptor. Domener L1 (blå), CR (cyan), L2 (grønn), FnIII-1 (gul), FnIII-2 (oransje), FnIII-3 (rød). Fletcher01
Genet som koder for insulinreseptoren er lokalisert på kromosom 19 og har 22 eksoner. Denne reseptoren består av fire disulfidbundne glykoprotein-underenheter.
Det syntetiseres i den endoplasmatiske retikulum innledningsvis som en enkelt polypeptidkjede på ca. 1 382 aminosyrer som deretter fosforyleres og spaltes for å danne a- og p-underenhetene.
De fire underenhetene til insulinreseptoren er to alphas (a) med en molekylvekt på 140 000 Da og to mindre betas (β) med en omtrentlig molekylvekt på 95 000 Da.
A-underenhetene er ekstracellulære og blir eksponert på den ytre overflaten av cellemembranen. Β-underenhetene derimot, krysser membranen og blir eksponert eller stikker ut på den indre overflaten av membranen (mot cytoplasma).
Α-underenhetene inneholder bindingsstedet for insulin. I ß-enhetene er det et bindingssete for ATP som aktiverer kinase-funksjonen til denne underenheten og induserer reseptorautofosforylering ved tyrosinrestene i ß-underenheten.
Disse reseptorene er en del av en familie av reseptorer assosiert med cytoplasmatiske enzymer som tyrosinkinase, et enzym som aktiveres når insulin binder seg til reseptoren og setter i gang en prosess med fosforylering og defosforylering av en serie enzymer som vil være ansvarlig for effektene. metabolske hastigheter av insulin.
Egenskaper
Handlingsmekanisme av insulin. Utskilt av bukspyttkjertelen sirkulerer insulin gjennom blodet (λ = 30 minutter) før det bindes til en insulinreseptor (IR). Luuis12321
Underenheten til insulinreseptorer har bindingsstedet for insulin. Når denne enheten binder seg til sin ligand, oppstår konformasjonsendringer i reseptorstrukturen som aktiverer ß-underenhetene som er ansvarlige for mekanismene for signaloverføring og derfor for effekten av insulin.
I reseptorens cytoplasmatiske domener aktiveres en tyrosinkinase som initierer overføring av signaler gjennom en kaskade av kinaser. Det første som skjer er fosforylering eller autofosforylering av insulinreseptoren og deretter blir de såkalte insulinreseptorsubstratene eller IRS fosforylerte.
Fire insulinreseptorsubstrater betegnet IRS-1, IRS-2, IRS-3 og IRS-4 er blitt beskrevet. Fosforylering av disse skjer i tyrosin-, serin- og treoninrester. Hvert av disse underlagene er relatert til forskjellige kinasekaskader involvert i metabolsk effekt av insulin.
For eksempel:
- IRS-1s ser ut til å være relatert til effekten av insulin på celleveksten.
- IRS-2 er relatert til metabolske effekter av hormonet, for eksempel økningen i syntesen av glykogen, lipider og proteiner, og med translokasjon av proteiner som reseptorproteiner og glukosetransport.
Sykdommer
Diabetes er en sykdom som rammer en veldig høy prosentandel av verdens befolkning og er relatert til defekter i produksjonen av insulin, men også til en dårlig funksjon av insulinreseptorer.
Det er to typer diabetes: type I diabetes eller juvenil diabetes, som er insulinavhengig, og type II diabetes eller voksen diabetes, som ikke er insulinavhengig.
Type I diabetes skyldes mangelfull insulinproduksjon og er assosiert med hyperglykemi og ketoacidose. Type II diabetes er assosiert med genetiske faktorer som påvirker både insulinproduksjon og reseptorfunksjon og er assosiert med hyperglykemi uten ketoacidose.
referanser
- American Diabetes Association. (2010). Diagnostisering og klassifisering av diabetes mellitus. Diabetesomsorg, 33 (tillegg 1), S62-S69.
- Berne, R., & Levy, M. (1990). Fysiologi. Mosby; Internasjonal Ed-utgave.
- Fox, SI (2006). Human Physiology (9. utg.). New York, USA: McGraw-Hill Press.
- Guyton, A., & Hall, J. (2006). Lærebok for medisinsk fysiologi (11. utg.). Elsevier Inc.
- Lee, J., & Pilch, PF (1994). Insulinreseptoren: struktur, funksjon og signalering. American Journal of Physiology-Cell Physiology, 266 (2), C319-C334.