Transdukcija signala inzulina

Posttranslacijska završetak počinje u endoplazmatski retikulum - glikozilaciju, formiranje međulančanih intra i -S-S-veza. Dalje se javlja u modifikaciji Golgi aparata proteolitičke - cijepanje jednog peptidni lanac, formiranjem tetramernoj molekula terminala glikozilacije i acilacijom s mason kiselinom [Kohno KR 1985]

Nekoliko supstrata inzulin receptor (RI): RI-C1, C2-RI, Shc, a neki STAT porodica proteina (signal pretvarač i aktivator transkripcije, nosača signala i aktivatora transkripcije). Oni aktiviraju različite signalne putove. Inzulin receptor supstrat 1 (RI-C1) - glavni. To citoplazmatski protein fosforilacije tirozinskih ostataka odmah nakon stimulacije s inzulinom. Fosforilacija supstrata RI vodi plejotropne staničnog odgovora na signal inzulina. Stupanj ovisan porast fosforilacije substrata ili smanjenja stanični odgovor na inzulin, amplituda promjena u stanicama i osjetljivost na hormona. Miševi laboratorijska vrsta nedostaje gen RI-C1 pokazuju otpornost na inzulin i smanjenu toleranciju glukoze pod opterećenjem. To ukazuje da je šteta RI-C1 gen može uzrokovati INZD.

RI peptidni lanac C1 sadrži više od 1200 aminokiselinskih ostataka 20 - 22 potencijalnih centara fosforilirirovaniya tirozina i 40 centara za Ser / Thr fosforiliranja.

U bazalnom stanju RI-C1 fosforilirani na serin (barem - treonin) - nakon stimulacije inzulinom, a stupanj fosforilacije na tirozinskim, serinskim i značajno povećava. Ri je C1-dobro supstrata i inzulinu sličan faktor rasta (IGF-I), koji se fosforilira na istim mjestima kao RI. Receptori drugih faktora rasta (kao što je PDGF, EGF, CSF-1) nije fosforiliran RI-C1.

RI-S1 fosforilaciju tirozinskih ostataka više daje mogućnost za povezivanje s broja proteina koji sadrže SH2-domene. Ti proteini su naročito Nck, tirozin fosfataze, SYP p85 podjedinicu PI-3-kinaze Grb2 adaptorski protein, protein tirozin fosfataze SH-PTP2, fosfolipaze, Cg GAP (aktivator male GTP proteine). Kao rezultat, C1-RI interakcije s takvim proteinima su višestruke dolazne signale.

Nekovalentnim Spoj proteina događa kroz interakciju sa sekvencama SH2 domena aminokiselinskih RI-C1, sadrži fosforilirani tirozinski dio. Stoga nisu svi proteini koji sadrže SH2 domena, spajanje RI-C1, na primjer, nisu povezani ili fosfolipaze Cg GAP. Selektivnost je određena aminokiselinskom sekvencom udruga na fosforilirane ostatke tirozina (međutim, SH2 domene vežu se s niskim afinitetom i slobodnog fosfotirozin). Na taj način, multi-komponentne komplekse može biti načinjen od proteina uključenih u prijenos signala. Taj mehanizam nije specifična značajka signaliziranje inzulina :. Na transdukciju signala od receptora faktora rasta, citokina, itd Također nastaje komplekse s proteinima koji sadrže SH2-domene.

U nekim proteina koji sadrže SH2-domene, kao i proteine ​​citoskeleta nalaze u SH3-domeny- ove domene može biti u interakciji s prolinom bogate sekvencama drugih proteina.

RI posredovanih inzulinskom-C1 aktivira fosfatidilinozitol 3-kinaze (PI-3-kinaze). PI 3-kinaza katalizira fosforilaciju PI, PI-4-P i PI-4,5-P2 formiraju na položajima 3- odnosno PHI-3-P. PI-3,4-P2 i PI-3,4,5-P3.

Enzim je heterodimer koji sadrži regulacijsku (p85) i katalitičke (P110) podjedinica. Regulatorno podjedinica ima dva SH2 domena i SH3 domena, međutim PI 3-kinaze s visokim afinitetom spaja RI-C1. Izolirani domene SH2, izveden iz p85 (regulatorne podjedinice) da inhibiraju stvaranje kompleksa sa cijelim PI-3-kinaze. Iz toga slijedi da je enzim pridaje Ri-C1 regulatornih podjedinica. U formiranju kompleksa PI 3-kinaze se aktivira.

Aktiviranje PI 3-kinaza signalnim putem je veza koja stimulira zasićenost-4 translokacije iz citosola u plazma membrani, te stoga - i transmembranski transport glukoze u stanicama mišića i masnoće. Inhibitori PI 3-kinaze i inhibiraju bazalnu i stimuliranu inzulinu glyukozy- potrošnja potonji inhibira zasićenost-4 translokaciju na membranu. U studijama s kulturama mišićnih stanica dobivenih rezultata može se pretpostaviti sljedeći niz događaja nakon stimulacije inzulinom uzimanja glukoze: RI-C1 ® PI 3-kinaza PK ®-C ® zasićenost-4 translokacija. Protein kinaze C in vitro izravno aktivirani polifosfoinozitidami. Mehanizam aktivacije in vivo nije poznat.

U masnim stanicama, aktivaciju PI-3-kinaze inzulina uzrokuje inhibiciju lipolizu. Granična korak lipolize u adipocitima je reakcija katalizirana gormonchuvstvitelnoy lipaze koji je aktivan na fosforilirani oblik (cAMP-ovisna fosforilaciju). Nakon stimulacije s inzulina koncentracije cAMP u adipocite smanjuje kao rezultat sljedećeg kaskadu reakcija: fosforilatirane (aktivirane) i protein kinaza B (PP-B), koji se fosforilira (i aktivira) cAMP phosphodiesterase:

Mnogi faktori rasta stimuliraju PI-3-kinaze, ali nemaju učinka na metabolizam glukoze. To pokazuje da različiti signal ulazi su posebni mehanizmi za korištenje PI-3-kinaze sustav za generiranje određeni konačni odgovor.

Inzulin i faktora rasta, koji djeluju putem Tyr-kinaza, aktivirane pomoću PI 3-kinaza klase 1, izgrađeno od 110 kDa katalitičkih podjedinica i p85 podjedinice adaptera. r110a i r110b - inzulin-ovisne tkiva u dva oblika katalitičke podjedinice pronađen. Također poznata dva oblika adapterom podjedinica i r85a r85b s visokom homologijom prema sekvenciji aminokiselina i prostornu strukturu: svaka od njih ima dva SH-domenu, dvije domene, prolinom bogate SH3 domena i Bcr-homologna domena. Osim toga, nekoliko skraćeni oblici našli podjedinice adapter oni ne sadrže SH3 domena, Bcr-homologna domena i jedan od prolin bogatom domenu. U ljudskim masnim stanicama ekpressiruetsya samo adapterske podjedinice r85a, dok je stanica skeletnog mišića su mogućnosti: 7, r85a r85b i pet skraćeni. Različite izvedbe adapter proteina nije jednako uključene u fosfotirozinskim kompleksa s stimulacije inzulinom. Ovi rezultati ukazuju na mogućnost grananje putu signala zbog selektivnog mobilizacija iz jedne varijante adapter protein (ili određeni skup adapter proteina), ovisno o prirodi primarnog podražaja.

Ras proteini pripadaju nadobitelji male GTP proteine. To su mali proteini (molekulske mase 21 kDa, oko 190 aminokiselinskih ostataka), koji sadrži C-terminalno kovalentno vezan farnezil ili geranil ostatak:

Pomoću takve hidrofobne kraj Ras proteini (p21ras) pričvršćen na unutarnjoj površini membrane plazme. Ras su uključeni u razne stanične procese, uključujući enterovirusnu transport, pratiocima funkcija, proliferaciju.

Kao i svi proteini GTP, Ras GTP ciklusa reguliran protein (aktivni oblik) U GDF protein (neaktivan oblik). U tim transformacijama uključene su i druge proteine: GAP (GTP-aza aktivacijski faktor), GEF (GTF faktor razmjena) i zadnja dva SOS- pružiti BDP odvajanje proteina iz Ras GTP i pridruživanja.

U preostalom stanica r21ras je pretežno u neaktivnom BDP-oblika. Stimulacija stanica s inzulin (kao i drugih faktora rasta i mitogenima) dovodi do naglog povećanja broja aktivnih GTP-oblika. To se događa kako slijedi. Mali citosolni protein Grb-2 (faktor rasta receptor vezan protein), koji sadrži SH3 i SH2--domena može pridružiti kovalentno RI fosforilirati u određenim fosfotirozinskim ostacima.

Ova interakcija doprinosi jednom od supstrate RI, naime Shc. Zatim se nastali kompleks u interakciju s drugim kompleks koji sadrži Ras (r21ras) protein. Grb2 i Shc proteini se nazivaju adapter proteina, jer se vežu receptore tirozin kinaze (u ovom slučaju, RI) s Ras proteina. Kompleks također uključuje proteine ​​koji omogućuju razmjenu BDP / GTP i aktivaciju Ras (SOS, GAP, GEF, ost). Na citoplazmatskom dijelu inzulinski receptor načinjen veliki hrpu interaktivna proteina. Tako inzulin aktivira Ras protein inzulin signalnog puta, a povezan je s signala za Ras.

Ras aktivacije je krajnja točka transmembranskog signalizacije i početne veze citoplazmatskih signalnih putova i nuklearnih. Ovi putevi sadrže kaskadu reakcija koje uključuju protein kinaze Raf-1 proteina kinaze, MAPKK (protein kinaza mitogenski aktivirane) i MAPK (mitogenski aktivirane protein kinaze). Aktivirani Ras stječe sposobnost da komuniciraju s Raf-1 protein kinaze. Raf-1 se nalazi u citosolu u sprezi s određenim proteinima termičkog šoka, te se u tom stanju nema enzima aktivirana proteinska kinaza aktivnostyu- Nastali spoj s Ras proteina. Ovaj postupak je složen, jer potpuno aktiviranje Raf-1 zahtijeva njegovo vezanje na membrane plazme, fosforilacija tirozina ostakam sarkokinazoy enzima (Src), fosforilacije na serinskim i treoninskim ostacima u specifičnoj protein kinaze C, te interakcije s receptorom inzulina. Tako, u ovom trenutku hrpa proteini na inzulinski receptor dalje raste.

Aktivirane Raf-1 fosforilira protein kinaze (Aktiviranje) MAPKK da fosforilira MAPK. Aktivira MAPK fosforilira pojedine citoplazmatske proteine ​​(naročito - protein kinaze pp90S6, fosfolipaze A2 i ribosomske kinaze).

Signal se može također prenijeti u jezgri, osiguravajući regulaciju transkripcije određenih gena: fosforilira MAPK foforiliruet (aktivira) broj transkripcijskih faktora.

Ras aktivira ne samo inzulin i njegov receptor, ali i mnoge druge hormone, faktore rasta i njihovih receptora. S tim procesima, posebno je povezan staničnu proliferaciju i transformaciju. Međutim, konačni odgovor stanica na različite signale je različita, specifična je po prvi glasnik signala. To je zbog posebno na prisutnost varijante proteina (obitelj) koji su uključeni u prijenos signala.

Aktivacija rezultata Ras inzulina u, među ostalim odgovorima stanica do promjena u metabolizmu glikogena:

Jedan od kinaza kaskade enzima protein aktiviran Ras kompleks, rr90S6 protein kinaze. Ovaj enzim katalizira fosforilaciju Ser / Thr proteina povezanog s fosfataze glikogen granule (PFGr-1). Fosforilirani (aktivni) oblika PFGr-1 P defosforilira (aktivira) glikogen sintaze (ubrzana sinteza glikogena). PFGr-1-P također defosforilira fosforilaza kinaze i glikogena (glikogen mobilizaciju prekinut). Tako dugo inzulin signal dolazi na jednom kraju, djelatnim jedinica.

Djelovanje inzulina počinje od njegove veze s postupkom a-podjedinice receptora. Obrazovanje insulinoretseptornogo kompleks - središnji trenutak u budućnosti manifestaciji brojnih bioloških učinaka inzulina. Vezanjem inzulina s njegovim receptorima vodi prema samofosforilirovaniyu uključuje protein kinaze receptora koji se javlja prije ili za vrijeme apsorpcije insulinretseptorny kompleksa. Koji se aktivira receptor s fosfolipaze C potiče hidrolizu membranskih fosfolipida (glikozilfosfatidilinozitol), popraćeno formiranje inozitol trifosfatu i diacilglicerol. Aktivirani receptor aktivira lanac uzastopnu fosforilaciju drugih proteina, uključujući serinkinaznuyu aktivnosti. Može stupiti u interakciju s proteinima ili cAMP GTP, što dovodi do aktivacije fosforilacije / defosforiliranje, stimulira fosfodiesteraze smanjuje aktivnost protein kinaze, a što dovodi do promjene u funkciji stanične membrane.

Istovremeno proces provođenja stanice insulinoretseptornogo kompleks djeluje na endoplazmatski retikulum aktiviranjem recikliranja proteina transporter glukoze u stanicu. Isti kompleks reagira s mikrosomc, liposomima i nuklearnih objekata. Nakon disocijacije od receptora natrag u staničnu membranu, te aktivira inzulina defosforilacijom procese proteina jezgre, mijenja razmjenu mRNA rezultiralo povećanom sintezom proteina i drugih "kasno" efekti biološkog djelovanja inzulina.

Na pretraživač postreceptor poremećaji djelovanja inzulina nisu bili uspješni [Pertseva MN, 1996], ali su pokazali visoku učinkovitost i plastičnost interakcije inzulina s tkivima. Učinak inzulina na stanice ne zahtijeva sintezu drugog glasnika, neki od metaboličkih učinaka inzulina, a može se provesti bez sudjelovanja tirozin kinaze kaskade, često jedne te iste molekularne strategije koriste za postizanje različitih efekata.