Transducția semnalului de insulină

finalizarea posttranslational începe în reticulul endoplasmatic - glicozilarea, formarea intralanț și intercatenare -S-S-obligațiuni. În continuare apare în modificarea aparatul Golgi proteolitică - divizarea unui lanț peptidic unic, formarea tetrameric glicozilare terminală moleculă și acilarea cu un acid gras [Kohno KR 1985]

Mai multe substraturi receptorilor de insulina (RI): RI-C1, C2-RI, Shc, iar unele familii de proteine ​​(STAT transductor de semnal și activator de transcripție, purtători de semnal și activatori de transcriere). Ei activează diferite căi de semnalizare. substrat Insulina receptor 1 (RI-C1) - Șef. Aceasta proteina citoplasmatică este fosforilat la resturile de tirozină imediat după stimularea cu insulina. Fosforilarea substratului RI ​​conduce la răspunsul celulei pleiotrope la semnalul de insulină. Gradul de creștere dependentă de substrat de fosforilare sau scăderea răspunsului celular la insulina, modificări de amplitudine în celule și sensibilitatea la hormon. tulpina de laborator soareci lipsit gena RI-C1 prezintă rezistență la insulină și toleranța la glucoză redusă sub sarcină. Acest lucru indică faptul că deteriorarea gena RI-C1 poate provoca INZD.

Peptide RI catenă C1 conține câteva mai mult de 1200 de resturi de aminoacizi 20 - 22 centre potențiale fosforilirirovaniya tirozina și 40 centre de Ser / Thr fosforilare.

In starea bazală RI-C1 fosforilată la serina (cel puțin - treonina) - după stimularea cu insulina si gradul de fosforilarea tirozinei, serinei și crește semnificativ. RI este substrat C1-bine și factorul de creștere asemănător insulinei (IGF-I), care fosforileaza pe aceleași locuri ca RI. Receptorii alți factori de creștere (precum PDGF, EGF, CSF-1) nu este fosforilat RI-C1.

RI-S1 fosforilarea a mai multor resturi de tirozină, îi conferă posibilitatea de a se conecta la un număr de proteine ​​care conțin SH2-domenii. Aceste proteine ​​sunt deosebit de Nck, tirozinfosfatază SYP, p85-subunitate a PI-3-kinazei proteină adaptor Grb2, protein tirozin fosfatazei SH-PTP2, fosfolipaza Cg, GAP (activator proteinelor mici cu legare de GTP). Ca rezultat, o interacțiune C1-RI cu astfel de proteine ​​generate semnale multiple pe legătură în jos.

compus necovalenă proteinelor are loc prin interacțiunea cu secvențele de aminoacizi domeniu SH2 RI-C1, care conține un rest de tirozină fosforilată. Astfel, nu toate proteinele care conțin domenii SH2, alăturându-RI-C1, de exemplu, nu sunt conectate sau fosfolipaza GAP Cg. Selectivitatea este determinată de secvența de aminoacizi a asociațiilor din reziduu de tirozină fosforilat (cu toate acestea, domeniile SH2 se leagă cu afinitate scăzută și fosfotirozina liberă). In acest mod, complexele multi-component pot fi formate din proteine ​​implicate în transducția semnalului. Acest mecanism nu este o caracteristică specifică a semnalizării insulinei :. La transducția semnalelor de la receptorii factorului de creștere, citokine, etc. De asemenea, este format complecși cu proteine ​​care conțin SH2-domenii.

In unele proteine ​​care contin SH2-domenii, precum și proteine ​​citoscheletale găsite în SH3-domeny- aceste domenii pot interacționa cu secvențe bogate în prolină din alte proteine.

RI mediată de Insulin-C1 activează fosfatidilinozitol 3-kinazei (PI-3-kinazei). PI 3-kinază catalizează fosforilarea PI, PI-4-P și PI-4,5-P2 sunt formate pe pozițiile respectiv 3- PHI-3-P. PI-3,4-P2 și PI-3,4,5-P3.

Enzima este un heterodimer care cuprinde o reglementare (p85) și (P110) subunități catalitice. Subunitatea de reglementare are două domeniu SH2 și SH3-domeniu, cu toate acestea PI 3-kinazei cu afinitate mare se alătură RI-C1. Domeniile izolate SH2, derivate din p85 (subunitate regulatoare) pentru a inhiba formarea de complexe cu întreg PI-3-kinazei. Din aceasta rezultă că enzima se ataseaza RI-C1 din subunitatea de reglementare. În formarea complexului PI 3-kinazei este activată.

Activarea căii de semnalizare a PI 3-kinazei este o legătură care stimulează GLUT-4 translocarea din citosol în membrana plasmatică și, prin urmare - și transportul transmembranar al glucozei în celulele musculare și adipoase. Inhibitorii PI 3-kinazei și inhibă bazale și a consumului glyukozy- stimulată de insulină din urmă este inhibată GLUT-4 translocare la membrana. In studiile cu culturi de celule musculare rezultate obținute permit să-și asume următorul lanț de evenimente la stimularea captării glucozei prin insulină: RI-C1 ® PI 3-kinazei ® PK-C ® GLUT-4 translocare. Protein kinaza C activate in vitro direct polifosfoinozitidami. Mecanismul de activare in vivo nu este cunoscută.

In celulele adipoase, activarea PI 3-kinazei insulină determină inhibarea lipolizei. Etapa de limitare a lipolizei în adipocitele este o reacție catalizată gormonchuvstvitelnoy lipază care este activă în formă fosforilată (dependentă de cAMP fosforilare). După stimularea cu insulină concentrației cAMP în adipocite scade ca urmare a următorului cascada de reactii: fosforilate (și activat) protein kinaza B (PP-B), care fosforilează (și activează) cAMP fosfodiesterazei:

Mulți factori de creștere stimulează PI-3-kinazei, dar nu au nici un efect asupra metabolismului glucozei. Acest lucru indică faptul că diferite intrări de semnal sunt mecanisme specifice de utilizare a sistemului de PI-3-kinazei pentru a genera un răspuns final specific.

Insulina și factori de creștere, care acționează prin receptorii Tyr-kinazei activate cu clasa de PI 3-kinază 1, construită de 110 kDa subunitate catalitică și p85 subunitate a unui adaptor. r110a și r110b - țesuturi insulino-dependent, în cele două forme ale subunității catalitice găsite. Sunt cunoscute de asemenea două forme ale unei subunități adaptor și r85a r85b cu omologie ridicată cu secvența de aminoacizi și structura spațială: fiecare dintre ele cuprinde două SH-domeniu, două domenii bogate în prolină, SH3-domeniu și domeniul Bcr-omolog. In plus, mai multe forme trunchiate găsit o subunitate adaptor care nu conțin SH3-domeniu, domeniu Bcr-omolog și una dintr-un domeniu bogat în prolină. În adipocitele umane ekpressiruetsya doar o subunitate r85a adaptor, în timp ce în celulele musculare scheletice sunt 7 optiuni: r85a, r85b și cinci trunchiat. Diferite variante de proteine ​​adaptor nu au fost încorporate în mod egal în complexe fosfotirozină cu stimulare a insulinei. Aceste rezultate indică posibilitatea de ramificare a căii de semnal datorită mobilizării selective dintr-o variantă de proteină adaptor (sau un anumit set de proteine ​​adaptor), în funcție de natura stimulului primar.

Proteinele Ras aparțin unei superfamilii proteinelor mici cu legare de GTP. Acestea sunt proteine ​​mici (greutate moleculară de 21 kDa, aproximativ 190 de resturi de aminoacizi), care conține reziduul farnesil sau geranil C-terminal conectat covalent:

Folosind un astfel de capăt hidrofobă proteine ​​Ras (p21ras) atașat la suprafața interioară a membranei plasmatice. Ras sunt implicați în diverse procese celulare, inclusiv transportul vezicular, funcția chaperones, proliferarea.

La fel ca toate proteinele de legare la GTP, Ras GTP-ciclu proteină reglată (forma activă), proteina U GDF (forma inactivă). În aceste transformări sunt implicate alte proteine: GAP (GTPaza factor de activare), GEF (factor de schimb GTF), iar ultimele două SOS- furnizează PIB separarea proteinei din Ras GTP și aderarea.

In repaus r21ras celula este predominant în PIB-forma inactivă. Stimularea celulelor cu insulină (precum și alți factori de creștere și mitogeni) conduce la o creștere rapidă a numărului de GTP-o formă activă. Acest lucru are loc după cum urmează. proteină citozolică mică Grb-2 (receptorul factorului de creștere legat de proteine), care conține SH2- și SH3-domenii se pot alătura covalent RI fosforilate în anumite reziduuri fosfotirozină.

Această interacțiune contribuie la unul dintre substraturi ale RI, și anume Shc. Apoi, complexul rezultat interacționează cu alte complexe care conțin Ras proteina (r21ras). Proteinele GRB2 și Shc sunt denumite proteine ​​adaptor, deoarece ele se leagă de receptorii tirozin kinazei (în acest caz, RI) cu proteina Ras. Complexul include, de asemenea proteine ​​care asigură schimbul de PIB / GTP și activarea Ras (SOS, GAP, GEF, OST). Pe porțiunea citoplasmatică a receptorului de insulină este format buchet mare de proteine ​​care interacționează. Astfel, insulina activeaza proteina Ras, insulina cale de semnalizare și este conectat la semnalul de Ras.

activarea Ras este punctul final de semnalizare transmembranar și citoplasmatic legătură inițială și căi de semnalizare nucleare. Aceste căi cuprind o cascadă de reacții care implică protein kinaza Raf-1 protein kinază, MAPKK (activat protein kinaza mitogen-kinazei) și MAPK (mitogen-activat protein kinaza). Ras activat dobândește capacitatea de a comunica cu Raf-1 protein kinazei. Raf-1 este situat în citosol în conjuncție cu anumite proteine ​​de șoc termic, iar în această stare nu are nici o enzimă activată protein kinaza aktivnostyu- rezultat compus cu proteina Ras. Acest proces este complex: pentru activarea completă a Raf-1 necesită atașarea lui la membrana plasmatică, fosforilarea enzimei de tirozin ostakam sarkokinazoy (Src), fosforilare la resturile de serină și treonină ale unei anumite protein kinazei C, precum și interacțiunea cu receptorul de insulină. Astfel, în acest moment proteine ​​de pe ciorchine receptorul de insulină crește și mai mult.

Activated Raf-1 protein kinază fosforilează (activeaza) MAPKK care fosforilează MAPK. MAPK activat fosforileaza anumite proteine ​​citoplasmatice (în particular - protein kinazei pp90S6, fosfolipaza A2 și kinaza ribozomale).

Semnalul poate fi de asemenea transmis în miez, oferind reglarea transcripției genelor specifice: foforiliruet MAPK fosforilată (activează) numărul de factori de transcripție.

Ras activeaza nu numai insulina si receptorul, dar și de mulți alți hormoni, factori de creștere și receptorii lor. Cu aceste procese, în special, este asociat proliferarea celulară și de transformare. Cu toate acestea, răspunsul celular final semnale diferite este diferit, este specific pentru primul semnal mesager. Acest lucru se datorează în special prezența variantelor proteice (familiale) implicate în transmiterea semnalului.

Activarea rezultatelor de insulină Ras, printre alte celule raspunsuri la schimbari in metabolismul glicogenului:

Una din kinaza cascada enzime protein activat complex Ras, o rr90S6 protein kinazei. Această enzimă catalizează fosforilarea Ser / Thr fosfatazei proteine ​​asociate cu granule de glicogen (PFGr-1). Fosforilată formă (activă) defosforilează PFGr-1-P (activează) glicogen-sintetazei (sinteza glicogenului accelerată). PFGr-1-P este de asemenea defosforilează fosforilat kinază și glicogen (mobilizarea glicogen terminată). Atât timp de insulină semnal vine la un capăt, unitățile efectoare.

acțiunea insulinei pornește de la legătura sa cu receptorul proces subunității. Educație complex insulinoretseptornogo - un moment crucial în viitoarea manifestare a numeroase efecte biologice ale insulinei. Cuplarea insulinei cu receptorul său conduce la samofosforilirovaniyu care implica o protein kinaza receptor care are loc înainte sau în timpul complex insulinretseptorny absorbție. Astfel receptor activat cu fosfolipaza C promovează hidroliza fosfolipidelor membranare (glycosylphosphatidylinositol), însoțite de formarea de inositol trifosfat și diacilglicerol. receptor activat declanșează un lanț de fosforilare secvențială a altor proteine, inclusiv activitatea serinkinaznuyu. De asemenea, poate interacționa cu proteinele de legare a GTP sau cAMP, conducând la activarea fosforilării / defosforilarea, stimulează fosfodiesteraza reduce activitatea protein kinazei, și rezultând o modificare a funcției membranei celulare.

În același timp, procesul de implementare a celulei insulinoretseptornogo complexe afectează reticulul endoplasmic prin activarea reciclare transportorul proteinei glucozei în celulă. Același complex reacționează cu microzomi, lizozomi și structuri nucleare. După disocierea receptorului înapoi la membrana celulelor si activeaza procesele de defosforilare insulina ale proteinelor nucleare, alterează ARNm schimb care rezultă în sinteza crescută a proteinelor și a altor "târziu" efectele acțiunii biologice a insulinei.

Tulburările postreceptor motor de căutare de acțiune a insulinei nu au avut succes [Pertseva MN, 1996], dar a arătat o eficiență ridicată și plasticitate de interacțiune a insulinei cu țesuturi. Efectul insulinei asupra celulelor nu necesită sinteza celui de al doilea mesager, unele dintre efectele metabolice ale insulinei, și pot fi implementate fără implicarea în cascadă a tirozin kinazei, de multe ori una și aceeași strategie moleculară utilizată pentru a obține efecte diferite.