Inzulínový receptor je protein struktury vystavené na extracelulární straně plazmatické membrány mnoha buňkách lidského těla a jiných savců. Přirozeným ligandem pro tento receptor je inzulín.
Inzulín je hormon syntetizovaný ß buňkami Langerhansových ostrůvků endokrinní části slinivky břišní, orgán umístěný v břišní dutině, který syntetizuje trávicí enzymy a hormony.
Vizualizace transmembránové signalizace indukované ligandem na inzulínovém receptoru. Theresia Gutmann, Kelly H. Kim, Michal Grzybek, Thomas Walz, Ünal Coskun
Inzulín syntetizovaný a uvolňovaný pankreasem se váže na svůj receptor na plazmatické membráně cílových buněk a v důsledku této vazby ligand-receptor se spustí řada intracelulárních procesů, které konečně podporují vstup glukózy do uvedených buněk.
Inzulín je zodpovědný za aktivaci mnoha anabolických nebo syntetických reakcí souvisejících s metabolismem uhlohydrátů, tuků a bílkovin.
Inzulinové receptory jsou glykoproteiny tvořené čtyřmi podjednotkami s jejich amino a karboxylovými koncovými částmi v cytoplazmatické oblasti. Když se tyto receptory váží na inzulín, shlukují se spolu a endocytují.
U obezity a diabetu typu II je počet inzulínových receptorů snížen, což částečně vysvětluje inzulínovou rezistenci, která doprovází tyto patologické stavy.
vlastnosti
Inzulinové receptory jsou součástí rodiny membránových receptorů, které mají vazebná místa pro hormony proteinové povahy. Tyto typy hormonů nemohou procházet buněčnými membránami, takže jejich metabolické účinky jsou prováděny prostřednictvím jejich receptorů.
Inzulín je peptidový hormon spojený s podporou syntetických reakcí společně nazývaných anabolické reakce, které jsou spojeny s metabolismem uhlohydrátů, tuků a bílkovin.
Mnoho buněk má receptory inzulínu, zejména svalové buňky, jaterní buňky a tukové buňky. Avšak jiné buňky, které zjevně nejsou cílovými inzulínovými buňkami, mají také inzulínové receptory.
Vstup glukózy do buněk v některých tkáních je závislý na inzulínu, protože v nich jsou proteiny zodpovědné za usnadněnou difúzi glukózy přítomny v malých částech membrány tvořících intracelulární váčky.
Když se inzulín váže na svůj receptor v tomto typu buněk závislých na inzulínu, transportéry glukózy umístěné v intracelulárních váčcích se pohybují a objevují se na povrchu buněčné membrány, když se tyto váčky fúzují s touto membránou.
Buňky kosterního svalu a tukové tkáně jsou mimo jiné příkladem tohoto mechanismu.
Inzulinové receptory mají relativně krátký poločas asi 7 až 12 hodin, takže jsou neustále syntetizovány a degradovány. U savců je koncentrace receptoru přibližně 20 000 receptorů na buňku.
Když se inzulín váže na receptor, dochází ke konformační změně receptoru, pohybují se sousední receptory, produkují se mikroagregáty a potom je receptor internalizován. Současně se generují signály, které pak zesílí odpovědi.
Struktura
Barevný dimerní receptor inzulínu. Domény L1 (modrá), CR (azurová), L2 (zelená), FnIII-1 (žlutá), FnIII-2 (oranžová), FnIII-3 (červená). Fletcher01
Gen, který kóduje inzulinový receptor, je umístěn na chromozomu 19 a má 22 exonů. Tento receptor je tvořen čtyřmi disulfidově vázanými glykoproteinovými podjednotkami.
Syntetizuje se v endoplazmatickém retikulu zpočátku jako jediný polypeptidový řetězec s přibližně 1 382 aminokyselinami, který se potom fosforyluje a štěpí za vzniku podjednotek a a p.
Čtyři podjednotky inzulínového receptoru jsou dvě alfy (a) s molekulovou hmotností 140 000 Da a dvě menší beta (p) s přibližnou molekulovou hmotností 95 000 Da.
Podjednotky a jsou extracelulární a jsou exponovány na vnějším povrchu buněčné membrány. P-podjednotky naproti tomu procházejí membránou a jsou odkryty nebo vyčnívají na vnitřní povrch membrány (směrem k cytoplazmě).
Podjednotky a obsahují vazebné místo pro inzulín. V p jednotkách existuje vazebné místo pro ATP, které aktivuje kinázovou funkci této podjednotky a indukuje autofosforylaci receptoru na tyrosinových zbytcích p podjednotky.
Tyto receptory jsou součástí rodiny receptorů asociovaných s cytoplazmatickými enzymy, jako je tyrosinkináza, enzym, který je aktivován, když se inzulín váže na receptor, a zahajuje proces fosforylace a defosforylace řady enzymů, které budou odpovědné za účinky. metabolické rychlosti inzulínu.
Funkce
Mechanismus účinku inzulínu. Vylučuje se slinivkou břišní, inzulin cirkuluje krví (λ = 30 minut) před navázáním na inzulinový receptor (IR). Luuis12321
A podjednotka inzulínových receptorů má vazebné místo pro inzulín. Když se tato jednotka váže na svůj ligand, dochází ke strukturačním změnám ve struktuře receptoru, které aktivují p podjednotky, které jsou odpovědné za mechanismy přenosu signálu, a tedy za účinky inzulínu.
Tyrosinkináza je aktivována v cytoplazmatických doménách receptoru, který iniciuje přenos signálů prostřednictvím kaskády kináz. První věc, která se stane, je fosforylace nebo autofosforylace inzulínového receptoru a poté jsou tzv. Substráty receptoru inzulínu nebo IRS fosforylovány.
Byly popsány čtyři substráty inzulínového receptoru označené IRS-1, IRS-2, IRS-3 a IRS-4. K jejich fosforylaci dochází v zbytcích tyrosinu, serinu a threoninu. Každý z těchto substrátů souvisí s různými kinázovými kaskádami zapojenými do metabolických účinků inzulínu.
Například:
- Zdá se, že IRS-1 souvisí s účinkem inzulínu na růst buněk.
- IRS-2 souvisí s metabolickými účinky hormonu, jako je zvýšení syntézy glykogenu, lipidů a proteinů, as translokací proteinů, jako jsou receptorové proteiny a glukózový transport.
Nemoci
Diabetes je nemoc, která postihuje velmi vysoké procento světové populace a souvisí s poruchami produkce inzulínu, ale také se špatnou funkcí inzulínových receptorů.
Existují dva typy diabetu: diabetes typu I nebo juvenilní diabetes, který je závislý na inzulínu, a diabetes typu II nebo diabetes pro dospělé, který není závislý na inzulínu.
Diabetes typu I je způsoben nedostatečnou produkcí inzulínu a je spojen s hyperglykémií a ketoacidózou. Diabetes typu II je spojen s genetickými faktory, které ovlivňují jak produkci inzulínu, tak funkci receptoru, a je spojen s hyperglykémií bez ketoacidózy.
Reference
- American Diabetes Association. (2010). Diagnóza a klasifikace diabetes mellitus. Péče o cukrovku, 33 (dodatek 1), S62-S69.
- Berne, R., & Levy, M. (1990). Fyziologie. Mosby; Mezinárodní edice.
- Fox, SI (2006). Human Physiology (9. ed.). New York, USA: McGraw-Hill Press.
- Guyton, A., and Hall, J. (2006). Učebnice lékařské fyziologie (11. vydání). Elsevier Inc.
- Lee, J., & Pilch, PF (1994). Inzulinový receptor: struktura, funkce a signalizace. American Journal of Physiology-Cell Physiology, 266 (2), C319-C334.