Els receptors d'insulina són unes estructures proteiques exposades al costat extracel·lular de la membrana plasmàtica de moltes cèl·lules de el cos humà i de el d'altres mamífers. El lligant natural d'aquest receptor és la insulina.
La insulina és una hormona sintetitzada per les cèl·lules ß dels illots de Langerhans de la porció endocrina de l'pàncrees, un òrgan situat a la cavitat abdominal que sintetitza enzims digestius i hormones.
Visualització de la senyalització transmembrana induïda per lligand al receptor d'insulina. Theresia Gutmann, Kelly H. Kim, Michal Grzybek, Thomas Walz, Ünal Coskun
La insulina sintetitzada i alliberada pel pàncrees s'uneix al seu receptor a la membrana plasmàtica de les cèl·lules blanc i com a conseqüència d'aquesta unió lligand-receptor es desencadenen una sèrie de processos intracel·lulars que finalment promouen l'ingrés de glucosa a aquestes cèl·lules.
La insulina és responsable de l'activació de moltes reaccions anabòliques o de síntesi relacionades amb el metabolisme de carbohidrats, greixos i proteïnes.
Els receptors d'insulina són unes glicoproteïnes formades per quatre subunitats amb la seva porció amino i carboxil terminal a la regió citoplasmàtica. Quan aquests receptors s'uneixen a la insulina s'agrupen i endocitan.
En l'obesitat i en la diabetis tipus II, el nombre de receptors d'insulina està disminuït i això explica en part la resistència a la insulina que acompanya aquestes condicions patològiques.
Característiques
Els receptors d'insulina formen part d'una família de receptors membranals que tenen llocs d'unió per hormones de naturalesa proteica. Aquest tipus d'hormones no poden travessar les membranes cel·lulars pel que els seus efectes metabòlics s'executen per mediació dels seus receptors.
La insulina és una hormona peptídica relacionada amb la promoció de reaccions de síntesi trucades en conjunt reaccions anabòliques, que es relacionen amb el metabolisme dels carbohidrats, els greixos i les proteïnes.
Moltes cèl·lules posseeixen receptors d'insulina, principalment les cèl·lules musculars, les de l'fetge i les de el teixit adipós. No obstant això, altres cèl·lules que aparentment no són cèl·lules dianes de la insulina també posseeixen receptors d'insulina.
L'ingrés de glucosa a les cèl·lules, en alguns teixits, és depenent de la insulina ja que, en elles, les proteïnes responsables de la difusió facilitada de la glucosa es troben en petits trossos de membrana formant vesícules intracel·lulars.
Quan la insulina s'uneix al seu receptor en aquest tipus de cèl·lules insulino-dependents, els transportadors de glucosa ubicats a les vesícules intracel·lulars es mouen i es presenten a la superfície de la membrana cel·lular a l'fusionar aquestes vesícules amb aquesta membrana.
El musculo esquelètic i les cèl·lules de el teixit adipós són, entre altres, un exemple d'aquest mecanisme.
Els receptors d'insulina tenen una vida mitjana relativament curta d'unes 7 a 12 hores, de manera que constantment es sintetitzen i degraden. En els mamífers, la concentració de receptors és d'aproximadament 20.000 receptors per cèl·lula.
Quan la insulina s'uneix a el receptor es produeix un canvi conformacional de l'receptor, els receptors veïns es mouen, es produeixen micro-agregats i després s'interioritza el receptor. A el mateix temps es generen els senyals que després s'amplificaran les respostes.
estructura
Receptor d'insulina dimérico acolorit. Dominis L1 (blau), CR (cian), L2 (verd), FnIII-1 (groc), FnIII-2 (taronja), FnIII-3 (vermell). Fletcher01
El gen que codifica per al receptor d'insulina es troba en el cromosoma 19 i posseeix 22 exons. Aquest receptor està format per quatre subunitats de glucoproteïnes unides per ponts disulfur.
Es sintetitza en el reticle endoplasmàtic inicialment com una cadena polipeptídica senzilla d'uns 1382 aminoàcids que després és fosforilada i escindida per formar les subunitats α i ß.
Les quatre subunitats de el receptor d'insulina són dos alfes (α) amb un pes molecular de 140.000 Dóna i dues betes (β) més petites, amb un pes molecular aproximat de 95.000 Dóna.
Les subunitats α són extracel·lulars i estan exposades a la superfície externa de la membrana cel·lular. Les subunitats β, d'altra banda, travessen la membrana i s'exposen o sobresurten a la superfície interna de la mateixa (mirant cap al citoplasma).
A les subunitats α es troba el lloc d'unió per a la insulina. A les unitats β hi ha un lloc d'unió per l'ATP que activa la funció de quinasa d'aquesta subunitat i indueix la autofosforilación de el receptor en els residus de tirosina de la subunitat β.
Aquests receptors formen part d'una família de receptors associats a enzims citoplasmàtiques com la tirosina-cinasa, enzim que s'activa quan la insulina s'uneix a el receptor i inicia un procés de fosforilació i desfosforilació d'una sèrie d'enzims que seran les responsables dels efectes metabòlics de la insulina.
funcions
Mecanisme d'acció de la insulina. Excretada pel pàncrees, la insulina circula a través de la sang (λ = 30 min) abans d'unir-se a un receptor d'insulina (IR). Luuis12321
La subunitat α dels receptors d'insulina té el lloc d'unió per a la insulina. Quan aquesta unitat s'uneix al seu lligant ocorren canvis conformacionals en l'estructura de l'receptor que activen a les subunitats β que són les responsables dels mecanismes de transducció del senyal i, per tant, dels efectes de la insulina.
En els dominis citoplasmàtics de el receptor s'activa una tirosina-quinasa que inicia la transmissió dels senyals per mitjà d'una cascada de quinases. El primer que passa és la fosforilació o autofosforilación de el receptor d'insulina i seguidament es fosforilan els anomenats substrats de el receptor d'insulina o IRS.
S'han descrit quatre substrats de el receptor d'insulina denominats IRS-1, IRS-2, IRS-3 i IRS-4. La fosforilació d'aquests passa en uns residus de tirosina, serina i de treonina. Cada un d'aquests substrats està relacionat amb diferents cascades de quinases involucrades en els efectes metabòlics de la insulina.
Per exemple:
- Els IRS-1 semblen estar relacionats amb l'efecte de la insulina en el creixement cel·lular.
- Els IRS -2 es relacionen amb els efectes metabòlics de l'hormona, com són l'augment de la síntesi de glicogen, de lípids i de proteïnes, i amb la translocació de proteïnes com les proteïnes de l'receptor i les de l'transport de glucosa.
malalties
La diabetis és una malaltia que afecta un percentatge molt alt de la població mundial i està relacionada amb defectes en la producció d'insulina, però també amb una funció deficient dels receptors d'insulina.
Hi ha dos tipus de diabetis: la diabetis tipus I o diabetis juvenil, que és insulinodependent, i la diabetis tipus II o diabetis de l'adult, que no és insulinodependent.
La diabetis tipus I es deu a una producció insuficient d'insulina i s'acompanya d'hiperglicèmia i cetoacidosi. La diabetis tipus II es relaciona amb factors genètics que afecten tant la producció d'insulina com la funció dels seus receptors i s'acompanya d'hiperglicèmia sense cetoacidosi.
referències
- American Diabetis Association. (2010). Diagnosi and classification of diabetis mellitus. Diabetis care, 33 (Supplement 1), S62-S69.
- Berne, R., & Levy, M. (1990). Physiology. Mosby; International Ed edition.
- Fox, SI (2006). Human Physiology (9th ed.). New York, USA: McGraw-Hill Press.
- Guyton, A., & Hall, J. (2006). Textbook of Medical Physiology (11th ed.). Elsevier Inc.
- Llegeix, J., & Pilch, PF (1994). The insulin receptor: structure, function, and signaling. American Journal of Physiology-Cell Physiology, 266 (2), C319-C334.