Ação em células

A insulina tem a variedade inteira de efeitos biológicos. Como os seus objetivos principais servem o fígado, músculos e tecido gorduroso que desempenha o papel principal na troca de uma glicose, contudo influências de insulina também muitos outros tecidos. É o hormônio principal responsável por transporte, um metabolismo e armazenamento por células de nutrimentos: estimula processos anabólicos (utilização e armazenamento de uma glicose, amino ácidos e ácidos graxos) e freia catabolic (a desintegração de um glicogênio, gorduras e proteína). Abaixo da influência do transporte de insulina de nutrimentos e íons em uma célula estimula-se, o movimento intracelular da proteína acelera, as enzimas ativam-se ou inactivated, o montante da proteína pela modificação da tarifa de uma transcrição dos seus genes e a transmissão de MRNK (figo. 61.3,61.4) modificações.

Alguns efeitos da insulina mostram-se dentro de vários segundos ou minutos; entre eles — estimulação de transportação de uma glicose e íons, phosphorylation e dephosphorylization de enzimas, e até inibição de uma transcrição de um gene de fosfoyenolpiruvatkarbocsikinasa (Granner, 1987; O’Brien e Granner, 1996). A realização de outros efeitos da insulina, especialmente para modificação de uma transcrição da maioria de genes e modificação da síntese da proteína, necessita várias horas. O efeito da insulina em uma proliferação e uma diferenciação de células só mostra-se durante vários dias. Não é claro, se estas diferenças temporárias se causam por mecanismos diferentes da transmissão de sinal intracelular ou cinética diferente dos processos regulados pela insulina.

Regulação de transportação de glicose

O efeito fisiológico mais importante da insulina é a estimulação da transportação de uma glicose em músculos e tecido gorduroso. A glicose entra em células pela difusão facilitada que se medeia pela proteína especial — transportadoras de glicose. Conhece-se cinco tal proteína (GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT4 e GLUT5); considera-se que executam a transportação independente de uma glicose em células pela difusão facilitada (Shepherd e Kahn, 1999). Proteína — as transportadoras de uma glicose representam glycoproteids com um peso molecular sobre a companhia de SO Ltd; cada um deles tem em 12 transmembrane e - domínios em espiral. A estimulação pela insulina de transportação de glicose, pelo menos em parte, causa-se pelo movimento volátil das vesículas intracelulares que contêm a proteína de GLUT4hGLUTI a uma membrana celular (Suzuki e de Kopo, 1980; Simpson e Cushman, 1986; figo. 61.3). Este efeito é reversível: em processo de destruição de insulina de transportadoras de esquilo de glicose voltada aos armazenamentos intracelulares. Acredite que a perturbação deste processo serve um do caminho as conexões genéticas da diabete de substituição de insulina mellitus (Shepherd e Kahn, 1999). Por favor preste atenção a Libidon.

Regulação de metabolismo de glicose

A difusão facilitada de glicose em células no declive da concentração vem ao fim com phosphorylation de glicose. A formação de gluco zo 6 Natrii phosphas da glicose catalisa-se por um hexocinase que quatro enzimas de OIS, como proteína — transportadoras de glicose, se distribuem em tecidos diferentes diferentemente. A atividade de duas enzimas de OIS de hexocinase regula-se pela insulina. Gecsocinasatipa IV quem muitas vezes se chama por glucocinase tem a massa molecular de 50 companhias de Ltd e encontra-se junto com a proteína GLUT2 em hepatocytes e β-cells. O glucocinase codifica-se por um gene, mas em um fígado e as ilhas do pâncreas no momento de uma transcrição deste gene os pró-motores diferentes e primeiro exons diferente se usam (Printz et al., 1993a). A transcrição genética de Glucocinase em um fígado regula-se pela insulina (Magnuson et al., 1989). Hexocinase como II tem o peso molecular 100 000; está presente a músculos esqueléticos, um myocardium e tecido gorduroso em conjunto com a proteína GLUT4. A insulina regula uma transcrição tanto de uma proteína gene de GLUT4 como de gene hexocinase como II (Printz et al., 1993b).

O Glyukozo-6-fosfat serve do substrate geral de dois caminhos metabólicos. Em primeiro lugar, participa em glycolysis a cascata de reações enzymatic em consequência das quais ATP se forma. Muitas de reações de glycolysis amplificam abaixo da influência da insulina: ou devido à regulação de uma transcrição dos genes que codificam enzimas ou devido ao phosphorylation ou dephosphorylization o serin e treonin do ficam conduzindo à modificação da atividade de enzimas. Em segundo lugar, glyukozo-6-Natrii o phosphas pode transformar-se em glyukozo-1-Natrii phosphas do qual o glicogênio se sintetiza. A insulina estimula o armazenamento de um glicogênio, ativando um glicogensintetasa (a reação catalisada por esta enzima limita a tarifa de glycogenesis) e inibindo um fosforilasa (a reação catalisada por esta enzima limita a tarifa de glycogenolysis). Bem como em caso de um glycolysis, os efeitos da insulina medeiam-se por phosphorylation e dephosphorylisation de enzimas; é o mecanismo mais importante do efeito deste hormônio. Por exemplo, um atsetil-KOA-carbocsilasa e ATF-tsitratliasa ativam-se em phosphorylation, e glikogensintetasa e pyruvatedehydrogenase — em dephosphorylisation. Dephosphorylisation de duas enzimas últimas é o resultado da ativação pela insulina de phosphatases. As dezenas da proteína modificam-se deste modo e modificam a atividade (Denton, 1986).

Regulação de transcrição genética

Não há nenhuma dúvida nisto agora que o mais importante de efeitos da insulina é a regulação da transcrição destes ou aqueles genes. A inibição da transcrição do gene de fosfoyenolpiruvatcarbocsicinasa pode ser um exemplo (Granner et al., 1983). Este efeito da insulina derrama-lhes a luz em um mecanismo que freia um gluconeogenesis (Sasaki et al., 1984) também explica porque na característica de resistência de insulina de uma diabete de insulina mellitus, o fígado sintetiza o excesso de uma glicose (Granner e O’Brien, 1992). Conhecem-se mais de 100 genes que transcrição se regula pela insulina (O’Brien e Granner, 1996), e esta lista continua crescendo. Contudo o mecanismo por meio do qual a insulina influi em uma transcrição por enquanto não se decifra.

Receptor de insulina

A insulina dá os efeitos, atando-se a um receptor membranoso. Estes receptores estão disponíveis para mamíferos quase em todas as células — como que se consideram como os objetivos clássicos da insulina (hepatocytes, myocytes e lipocytes), e em células sanguíneas, um cérebro e gónada. O número de receptores da insulina flutua de 40 (em erythrocytes) a 300 companhias de Ltd em uma célula (em hepatocytes e lipocytes).

O receptor da insulina representa o grande transmembrane glycoproteid composto de dois e-subjedinits com um peso molecular de 135 companhias de Ltd (em 719 ou 731 resto amino-ácido dependendo de MRNK splaysing) e dois β-subjedinitsa com um peso molecular de 95 companhias de Ltd (até que 620 amino-ácido permaneça). Sobre Subjedinitsa lançam uma ponte as comunicações disulfide em heterotetrameasures β-a-a-β (figo. 61.3) (Virkamaki et al., 1999). Ambos subjedinitsa formam-se do precursor um-encadeado geral como uma parte de quem as sequências de aminoácidos e - e β-subjedinitsa se dividem pelo sítio composto de quatro amino-ácido principal permanecem. Subjedinitsa de um receptor munem-se todo o mundo com a função. As subunidades alfabéticas localizam-se extracelularmente e contêm o domínio de insulina (ver em cima) ao passo que β-subjedinitsa formam o domínio transmembrane que tem tirozinc atividade. Depois de ligar-se da insulina com receptores há a sua agregação e bystry internalization hormônio - complexos de receptor. Como divalent anticorpos a um receptor de insulina, cruz que se ata aos seguintes receptores, imitam o efeito da insulina, e os anticorpos monovalent não têm esta propriedade, acreditam que a agregação de receptores é necessária para o lançamento da cascata de reações intracelulares. Depois internalization hormônio um complexo de receptor o receptor da insulina arruina-se ou volta em uma membrana celular.

Phosphorylation tirozin de permanece e os mecanismos da transmissão de sinal intracelular. O receptor da insulina tem a própria atividade tirozincin (Virkamaki et al., 1999). Esta propriedade também os receptores dos muitos fatores da altura de corpo, por exemplo um fator epidérmico da altura de corpo, um fator de plaqueta de altura de corpo e M KSF tem (Yarden e Ullrich, 1988). O conhecimento do mecanismo de transmissão de sinal ganha-se por receptores com a própria atividade tirozincin geralmente estudando a proteína codificada por oncogenes e causando a transformação tumorosa de células, na determinada família de Src tyrosinekinases.

Quando a insulina obrigatória com e-subjedinitsami um receptor rapidamente há autofosforilirovanie o tirozin de permanecer de β-subjedinitsa. Esta reação autocatalítica leva à intensificação apreciável da atividade tirozincin de um receptor acerca de outra proteína. Em células normais também há um phosphorylation o serin e treonin de permanecer de um receptor da insulina, geralmente abaixo da influência da proteína kinases com e E. Esta reação última leva à supressão da atividade tirozincin de um receptor (Cheatham e Kahn, 1995).

A atividade de Tirozincin de um receptor é necessária para a implicação do efeito da insulina. As mutações que modificam o centro ATP-obrigatório ou levam à substituição os tirozin de permanecer que se expõem a um automóvel fosforil em outros, leve à depressão de própria atividade tirozinkinazny de um receptor da insulina e enfraquecimento de efeitos do hormônio (Ellis et al., 1986). O receptor de insulina não capaz a um automóvel fosforil, priva-se completamente da atividade.

O receptor ativado da insulina começa a cascata de reações intracelulares, phosphorylation de quatro proteína chamada pelo receptor de insulina substrates — IRS-1, IRS-2, IRS-3 e IRS-4 são primeiros de que (Branco et al., 1985). Depois phosphorylation proteína IRS-2 ganha a capacidade de interagir com outra proteína que contém BSh-dome-ny (Src chamado assim devido a uma homologia com um tyrosinekinase). Um deles — um fosfatidilinozitol-3-kinase, heterodimeasures, composto de um subjedinitsa catalítico com um peso molecular de 110 000 (pi 10) e um subjedinitsa regulador com um peso molecular de 85 000 (r85). Subjedinitsa r85 contém dois BSh-domínios que se atam à proteína IRS-1. Fosfatidilinozi tol 3 kinaza catalisa phosphorylation de fosfoinoziti-d na situação 3 inozitol, e os produtos de reação participam na transmissão de sinal intracelular (fosfoinozitidny sistema). O Fosfatidilinozitol-Z-kinaza ativa-se por muitos hormônios e fatores que estimulam uma proliferação de células; entre eles — plaqueta e fatores epidérmicos de altura de corpo e o LIMO 4 (Virkamaki et al., 1999). O efeito desta enzima em uma proliferação, ao que parece, medeia-se pela ativação de uma proteína kinase em e, possivelmente, outro kinases.

Um dos mitogens mais potentes a proteína de Ras codifica-se pelo oncogenes do mesmo nome; ativam a cascata um mitogen a proteína ativada cinases. Pensado a participação da proteína de Ras em efeitos da insulina quando ficou conhecido que a insulina entre outras enzimas também ativa esta cascata (Avruch et al., 1994). Recentemente também o mecanismo desta participação, contudo, não até o fim ficou claro. A ativação de receptores com a própria atividade tirozinkinazny, inclusive um receptor de insulina, leva à interação de uma mais proteína que contém o domínio SH2 — proteína de adaptador de Grb2 — com a proteína fosforilirovanny IRS-1. A proteína de Adagggerny de Grb2 ata-se a um fator de câmbio o guaninovykh da SOS nucleotides, e este complexo alarga a afinidade da proteína de Ras a GTF. A proteína ativada de Ras interage com a proteína de Raf-1 (um serine-treoninovoy um kinase) que, à sua vez, ativa a cascata um mitogen - a proteína ativada kinases. Além disso, o receptor ativado da insulina fosforilirut a proteína adagen dela contendo o BSh-domínio então isto ata-se à proteína Grb2. Ao que parece, nucleotides da SOS com uma membrana celular, a ativação da proteína de Ras e Raf-1 e a cascata leva à intensificação da interação de um fator da troca mitogen a proteína ativada cinases. O mecanismo por meio do qual a insulina causa uma proliferação de células não se finaliza, mas já é claro que múltiplo se implicam nele, é possível até supérfluo, os caminhos da transmissão de sinal intracelular (Avruch et al., 1994).

O efeito metabólico da insulina, ao que parece, medeia-se pela proteína IRS-2. Movimento intracelular de proteína — transportadoras de glicose em músculos e tecido gorduroso, levando a intensificação de transportação de uma glicose em células — o efeito principal de insulina. O movimento de transportadoras de proteína bloqueia-se vorg-manniny, um nervo inibidor de um fosfatidilinozitol-3-kinase. O efeito da insulina em uma transcrição de genes de enzimas-chave do metabolismo de carboidrato bloqueia-se também vortmannin, por isso, não se exclui que se medeia pela proteína IRS-2 e substrates de um fosfatidilinozitol-3-cinase.