Azione su celle

L'insulina ha la gamma intera di effetti biologici. Siccome i suoi obiettivi principali servono il fegato, i muscoli e il tessuto adiposo giocando il ruolo principale in scambio di un glucosio, comunque le influenze d'insulina anche molti altri tessuti. È l'ormone principale responsabile di trasporto, un metabolismo e immagazzinamento da celle di sostanze nutrienti: stimola processi anabolici (l'utilizzazione e l'immagazzinamento di un glucosio, amminoacidi e acidi grassi) e frena catabolic (la disintegrazione di un glycogen, grassi e proteine). Sotto l'influenza di trasporto d'insulina di sostanze nutrienti e ioni in una cella è stimolato, il movimento intracellulare di proteine accelera, gli enzimi sono attivati o inactivated, la quantità di proteine da cambiamento di tasso di una trascrizione dei loro geni e una trasmissione di MRNK (il fico. 61.3,61.4) cambiamenti.

Alcuni effetti d'insulina sono mostrati tra parecchi secondi o minuti; tra loro — stimolazione di trasporto di un glucosio e ioni, phosphorylation e dephosphorylization di enzimi, e perfino un'inibizione di una trascrizione di un gene di fosfoyenolpiruvatkarbocsikinasa (Granner, 1987; O’Brien e Granner, 1996). Il raggiungimento di altri effetti d'insulina, soprattutto per cambiamento di una trascrizione della maggioranza di geni e cambiamento di sintesi di proteina, richiede parecchie ore. L'effetto d'insulina su una proliferazione e una differenziazione di celle è mostrato solo in parecchi giorni. Non è chiaro, se queste differenze provvisorie sono causate da meccanismi diversi di trasmissione di segnale intracellulare o kinetics diverso dei processi regolati da insulina.

Regolazione di trasporto di glucosio

L'effetto fisiologico più importante d'insulina è la stimolazione di trasporto di un glucosio in muscoli e tessuto adiposo. Il glucosio entra in celle dalla diffusione agevolata che è mediata da proteine speciali — i corrieri di glucosio. Sono conosciute cinque tali proteine (GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT4 e GLUT5); si considera che effettuano il trasporto indipendente di un glucosio in celle dalla diffusione agevolata (Shepherd e Kahn, 1999). Le proteine — i corrieri di un glucosio rappresentano glycoproteids con un peso molecolare su società di SO Ltd; ciascuno di loro ha su 12 transmembrane e - i domini a spirale. La stimolazione da insulina dei trasporti di glucosio, almeno parzialmente, è causata da movimento volatile delle vescicole intracellulari che contengono proteine di GLUT4hGLUTI a una membrana cellulare (Suzuki e di Kopo, 1980; Simpson e Cushman, 1986; fico. 61.3). Questo effetto è reversibile: in processo di distruzione d'insulina di corrieri di scoiattolo di glucosio ritornato agli immagazzinamenti intracellulari. Creda che il disturbo di questo processo serve uno di sentiero i collegamenti genetici di un diabete di sostituzione d'insulina mellitus (Shepherd e Kahn, 1999). Per favore, faccia l'attenzione a Libidon.

Regolazione di metabolismo di glucosio

La diffusione agevolata di glucosio in celle su pendenza di concentrazione viene alla fine con phosphorylation di glucosio. La formazione di gluco zo 6 Natrii phosphas da glucosio è catalizzata da un hexocinase che quattro enzimi iso, come proteine — i corrieri di glucosio, sono distribuiti in tessuti diversi in modo vario. L'attività di due enzimi iso di hexocinase è regolata da insulina. Gecsocinasatipa IV chi è spesso chiamato da glucocinase ha la massa molecolare di 50 società di Ltd e è trovato insieme con proteina GLUT2 in hepatocytes e β-cells. Il glucocinase è cifrato da un gene, ma in un fegato e isole di un pancreas all'atto di una trascrizione di questo gene i promotori diversi e primo exons diverso sono usati (Printz e al., 1993a). La trascrizione di gene di Glucocinase in un fegato è regolata da insulina (Magnuson e al., 1989). Hexocinase come II ha il peso molecolare 100 000; è presente a muscoli scheletrici, un myocardium e tessuto adiposo insieme con proteina GLUT4. L'insulina regola una trascrizione sia di una proteina il gene di GLUT4 sia di un gene hexocinase come II (Printz e al., 1993b).

Il Glyukozo-6-fosfat serve come il substrato generale per due strade metaboliche. In primo luogo, prende parte a glycolysis la cascata di reazioni enzymatic come risultato di cui ATP è formato. Molte di reazioni di glycolysis amplificano sotto l'influenza d'insulina: o a causa di regolazione di una trascrizione dei geni che cifrano enzimi o a causa del phosphorylation o dephosphorylization il serin e treonin di rimangono principali a cambiamento di attività di enzimi. In secondo luogo, glyukozo-6-Natrii il phosphas può convertirsi in glyukozo-1-Natrii phosphas da quello che il glycogen è sintetizzato. L'insulina stimola l'immagazzinamento di un glycogen, attivando un glicogensintetasa (la reazione catalizzata da questo enzima limita il tasso di glycogenesis) e inibendo un fosforilasa (la reazione catalizzata da questo enzima limita il tasso di glycogenolysis). Così come in caso di un glycolysis, gli effetti d'insulina sono mediati da phosphorylation e dephosphorylisation di enzimi; è il meccanismo più importante di effetto di questo ormone. Per esempio, un atsetil-KOA-carbocsilasa e ATF-tsitratliasa sono attivati a phosphorylation, e glikogensintetasa e pyruvatedehydrogenase — a dephosphorylisation. Dephosphorylisation dei due ultimi enzimi è il risultato di attivazione da insulina di fosfatasi. Le decine di proteine sono in questo modo modificate e cambiano l'attività (Denton, 1986).

Regolazione di trascrizione di geni

Non c'è nessun dubbio in questo ora che il più importante di effetti d'insulina è la regolazione di trascrizione di questi o quei geni. L'inibizione di trascrizione di gene di fosfoyenolpiruvatcarbocsicinasa può essere un esempio (Granner e al., 1983). Questo effetto d'insulina gli fa la luce su un meccanismo frenante un gluconeogenesis (Sasaki e al., 1984) anche spiega perché a caratteristica di resistenza d'insulina di un diabete d'insulina mellitus, il fegato sintetizza l'eccesso di un glucosio (Granner e O’Brien, 1992). Sono conosciuti più di 100 geni quale trascrizione è regolata da insulina (O’Brien e Granner, 1996), e questa lista continua di crescere. Comunque il meccanismo per mezzo di cui l'insulina influenza una trascrizione per il momento non è decifrato.

Recettore d'insulina

L'insulina rende gli effetti, essendo legato a un recettore membranoso. Questi recettori sono disponibili per mammiferi quasi su tutte le celle — come che sono considerati come obiettivi classici d'insulina (hepatocytes, myocytes e lipocytes), e su celle di sangue, un cervello e gonadi. Il numero di recettori d'insulina fluttua da 40 (a erythrocytes) a 300 società di Ltd su una cella (a hepatocytes e lipocytes).

Il recettore d'insulina rappresenta gran transmembrane glycoproteid consistendo di due e-subjedinits con un peso molecolare di 135 società di Ltd (su 719 o 731 riposo di amminoacido secondo MRNK splaysing) e due β-subjedinitsa con un peso molecolare di 95 società di Ltd (finché 620 amminoacido non rimane). Subjedinitsa sono fatti un ponte da comunicazioni di disolfuro in heterotetrameasures β-a-a-β (il fico. 61.3) (Virkamaki e al., 1999). Entrambi subjedinitsa sono formati del precursore-incatenato generale come una parte di chi le successioni di amminoacido e - e β-subjedinitsa sono divise dal sito che consiste di quattro amminoacido principale rimangono. Subjedinitsa di un recettore sono equipaggiati tutti con la funzione. Le subunità di alfa sono situate extracellularly e contengono il dominio d'insulina (vedi sopra) mentre β-subjedinitsa formano il dominio transmembrane che ha tirozinc l'attività. Dopo essersi collegato d'insulina con recettori ci sono la loro aggregazione e bystry internalization l'ormone - i complessi di recettore. Come divalent gli anticorpi a un recettore d'insulina, la croce legata ai prossimi recettori, imitano l'effetto d'insulina, e gli anticorpi monovalent non hanno questa proprietà, credono che l'aggregazione di recettori è necessaria per inizio della cascata di reazioni intracellulari. Dopo internalization l'ormone un complesso di recettore il recettore d'insulina è fatto esplodere o ritorna in una membrana cellulare.

Phosphorylation tirozin di rimane e i meccanismi di trasmissione di segnale intracellulare. Il recettore d'insulina ha la propria attività tirozincin (Virkamaki e al., 1999). Questa proprietà anche i recettori di molti fattori di altezza del corpo, per esempio un fattore epidermal di altezza del corpo, un fattore di piastrina di altezza del corpo e M KSF ha (Yarden e Ullrich, 1988). La conoscenza del meccanismo di trasmissione di segnale è ottenuta da recettori con propria attività tirozincin generalmente studiando le proteine cifrate da oncogenes e causando tumoral la trasformazione di celle, in famiglia di Src particolare tyrosinekinases.

Legando l'insulina con e-subjedinitsami un recettore rapidamente c'è autofosforilirovanie il tirozin dei resti β-subjedinitsa. Questa reazione autocatalitica conduce a intensificazione apprezzabile di attività tirozincin di un recettore riguardo ad altre proteine. In celle normali c'è anche un phosphorylation il serin e treonin dei resti di un recettore d'insulina, generalmente sotto l'influenza di proteina kinases Con ed E. Questa ultima reazione conduce a soppressione di attività tirozincin di un recettore (Cheatham e Kahn, 1995).

L'attività di Tirozincin di un recettore è necessaria per implicazione di effetto d'insulina. Le mutazioni che cambiano il centro ATP-obbligatorio o conducono a sostituzione i tirozin di rimanere che sono esposti a un'automobile fosforil su altri, conducete a depressione di propria attività tirozinkinazny di un recettore d'insulina e indebolimento di effetti di ormone (Ellis e al., 1986). Il recettore d'insulina non capace a un'automobile fosforil, è completamente privato di attività.

Il recettore attivato d'insulina mette in moto la cascata di reazioni intracellulari, phosphorylation di quattro proteine chiamate da substrati di recettore d'insulina — IRS-1, IRS-2, IRS-3 e IRS-4 sono primi di quale (Bianco e al., 1985). Dopo phosphorylation la proteina IRS-2 ottiene la capacità di interagire con altre proteine che contengono BSh-dome-ny (Src chiamato così a causa di un'omologia con un tyrosinekinase). Uno di loro — un fosfatidilinozitol-3-kinase, heterodimeasures, consistendo di subjedinitsa catalitico con un peso molecolare di 110 000 (pi greco 10) e subjedinitsa regolatore con un peso molecolare di 85 000 (r85). Subjedinitsa r85 contiene due BSh-domini che sono legati a proteina IRS-1. Fosfatidilinozi tol 3 kinaza catalizza phosphorylation di fosfoinoziti-d in situazione 3 inozitol, e i prodotti di reazione partecipano a trasmissione di segnale intracellulare (fosfoinozitidny il sistema). Il Fosfatidilinozitol-Z-kinaza è attivato da molti ormoni e fattori che stimolano una proliferazione di celle; tra loro — piastrina e fattori epidermal di altezza del corpo e la MELMA 4 (Virkamaki e al., 1999). L'effetto di questo enzima su una proliferazione, evidentemente, è mediato da attivazione di una proteina kinase In e, forse, altro kinases.

Uno dei mitogens più potenti le proteine di Ras cifrato dall'oncogenes dello stesso nome; attivano la cascata un mitogen la proteina attivata cinases. Il pensiero di partecipazione di proteine di Ras in effetti d'insulina quando diventò conosciuto che l'insulina tra altri enzimi attiva anche questa cascata (Avruch e al., 1994). Recentemente anche il meccanismo di questa partecipazione, comunque, non fino alla fine diventò chiaro. L'attivazione di recettori con propria attività tirozinkinazny, compreso un recettore d'insulina, conduce a interazione di ancora una proteina che contiene il dominio SH2 — la proteina di adattatore di Grb2 — con proteina fosforilirovanny IRS-1. La proteina di Adagggerny di Grb2 è legata a un fattore di cambio il guaninovykh di nucleotides SOS, e questo complesso allarga l'affinità di proteine di Ras a GTF. La proteina attivata di Ras interagisce con proteina di Raf-1 (un serine-treoninovoy un kinase) che, a sua volta, attiva la cascata un mitogen - la proteina attivata kinases. Inoltre, il recettore attivato d'insulina fosforilirut la proteina adagen di Lei contenendo il BSh-dominio allora questo è legato a proteina Grb2. Evidentemente, nucleotides di SOS con una membrana cellulare, un'attivazione di proteine di Ras e Raf-1 e la cascata conduce a intensificazione d'interazione di un fattore di scambio mitogen la proteina attivata cinases. Il meccanismo per mezzo di cui l'insulina causa una proliferazione di celle non è completato, ma è già chiaro che multiplo sono coinvolti in esso, è possibile perfino superfluo, le strade di trasmissione di segnale intracellulare (Avruch e al., 1994).

L'effetto metabolico d'insulina, evidentemente, è mediato da proteina IRS-2. Movimento intracellulare di proteine — corrieri di glucosio in muscoli e tessuto adiposo, conducendo a intensificazione di trasporto di un glucosio in celle — l'effetto principale d'insulina. Il movimento di corrieri di proteine è bloccato vorg-manniny, un inibitore di un fosfatidilinozitol-3-kinase. L'effetto d'insulina su una trascrizione di geni di enzimi chiave di metabolismo di carboidrato è bloccato anche vortmannin perciò non è escluso che è mediato da proteina IRS-2 e substrati di un fosfatidilinozitol-3-cinase.