Az inzulin jelátviteli

IV. Az inzulin jelátviteli

1. Inzulin jelet továbbítjuk a sejtmembránon révén az inzulin receptor

Az inzulin receptor (RI) egy tirozin-protein-kináz, azaz protein-kináz, foszforilező fehérjék a tirozin OH-csoportján maradékok. Ez a glükoprotein, két A-alegységből (130 kD) és két B-alegységből (95 kDa); első távolság teljes a sejten kívül, annak felületén, a második permeátum a plazma membrán:

A szerkezet az inzulin receptor

inzulin kötőhely alkotnak N-terminális doménjei-A-alegységből. Katalitikus Tyr protein-kináz, a hangsúly az intracelluláris domének, b alegységek. Az inzulin hiányában nem mutat IR tirozin kináz aktivitás. Csatlakozás a központja az inzulin kötődés alegység aktiválja az enzimet, a szubsztrátumot maga szolgál ezt az enzimet, azaz a autofoszforilezés történik: foforiliruyutsya B alegység RI több tirozin maradékok.

A katalitikus alegység RI (b alegység) rendelkező tirozin-protein-kináz-aktivitás, tartalmaz egy rövid extracelluláris domént (O- és N-glikozilezés), transzmembrán domént (23 aminosav) és egy nagy intracelluláris részt. Ebben a részben, több tirozin maradékok hajlamos foszforiláció-defoszforiláció. A hivatkozási jel 1030 egy lizin-maradék, tartozik a katalitikus aktív hely - ATP-kötő hely. Helyettesítése lizin sok más aminosavak (kísérleti mutagenezis) RI megsemmisíti tirozin-kináz-aktivitás, de nem zavarja a kötési inzulin. Azonban ez az inzulin összekötő RI nincs hatása a sejtek anyagcseréjét és szaporodását nem biztosított.

Cascade autofoszforilezés RI magában 6 vagy 7 tirozin maradékok, és amelyek közül a legfontosabb - a maradványok pozíciókban 1158, 1162 és 1163 (kináz szabályzó domént). Amikor egy B-láncot autofoszforiláció foszforilezi más B-láncot az ugyanazon molekula RI. Amellett, hogy a B alegység számos központok Ser / Thr foszforilációs tisztázatlan szerepet. Egyes tanulmányok azt találták, hogy a Ser / Thr foszforilációs csökkenti a affinitása az inzulin, és a tirozin-kináz-aktivitását RI.

Foszforilezés b alegységet viszont ahhoz vezet, hogy egy megváltozott szubsztrát-specifitását az enzim: Most képes foszforilálni más intracelluláris fehérjéket - szubsztrátumként RI: RI-C1 fehérjék, Shc, és mások. Az aktiválás és a specificitás változás okozta szerkezeti változások után kötődése RI inzulin és autofoszforilálás.

Számos módosítása egy alegységek a kísérletben (például, a részleges emésztés proteázok) is előidézhetnek Tir protein kináz aktivitás. Ez lehetővé teszi, hogy megvizsgálják a alegységhez, mint szabályozó alegysége az enzim: a hiányzó inzulint ezen alegység gátolja a konstitutívan aktív katalitikus alegység (azaz B alegység).

A receptor tirozin-kinázok - egy család fehérjék, köztük több osztály. RI tartozik class II, ami jellemző tagjai a jelen ciszteinben gazdag domén az A -lánc és egy heterotetramer -S-S-kötések között a promoterok. Ahhoz, hogy ez az osztály tartozik, és a receptor IGF-I (IGF-I), nagymértékben homológ az inzulin receptorhoz. Receptorok I. osztály - monomerek; Osztályba tartozó III és IV - azonos monomerek, tartalmazhatnak immunglobulin-szerű ismétlődés az extracelluláris részt.

így RI - az inzulin-stimulált tirozin, szigorúan ellenőrzött komplex kaszkádját autofoszforilálódása a tirozin (pozitív szabályozás) és a szerin / treonin (esetleg - downregulation). Tirozin - kötelező közvetítő minden (vagy majdnem minden) pleiotrópos az inzulin hatását, hiszen az ATP-kötő régió mutációi elvesztéséhez vezet képesség RI autofoszforilezést és a sejtek reakcióját az inzulinra.

Inzulin Receptorkötési is szolgál jel kezdő a mozgás a komplex az inzulin / RI microvilli a sejtfelszíni azokon a területeken, ahol nem microvilli. Ez a folyamat is megköveteli ligand-függő autofoszforilezés b-alegységből és aktiválhatják a kinázt. Ezután komplex inzulin / RI kölcsönhatásba clathrin szegélyezett gödrök és belső elrendezése. További RI, vagy vissza a plazma membrán, vagy benne van a lizoszómák és leromlott. Sok fajta inzulin stimulálja a endocitózis és lebontása RI sejteket. Ez a folyamat lehet tekinteni, mint egy mechanizmust a negatív szabályozásában inzulinhatás: elvesztése RI a membrán és ennek következtében gyengül signlov kezdeményezett inzulin esszenciális lehet a sejt. Szintézise egy tetramer molekula kódolt audio RI mRNS és formák egy nagy molekulatömegű peptidlánc eredményeként fordítás. Poszttranszlációs befejezése kezdődik az endoplazmás retikulumban - glikozilációs, a kialakulását láncközi és láncok közötti S-S-kötések. Továbbá előfordul a Golgi-készülék proteolitikus módosítása - felosztása egyetlen peptidlánc, a formáció a tetramer molekula terminális glikozilálási és acilezés egy zsírsavval.

2. Az aktivált inzulin receptor foszforilál bizonyos citoplazmatikus fehérjék - receptor szubsztrátok

Számos szubsztrátok RI: RI-C1, C2-RI, Shc, és még néhány fehérjék családjának STAT (jelátvivő és transzkripciós aktivátor, jel hordozók és aktivátorok a transzkripció). Ők aktiválja a különböző jelátviteli utak. Az inzulin receptor szubsztrát 1 (RI-C1) - vezető. Ez citoplazmatikus fehérje foszforilált tirozinmaradékokon után azonnal stimulálás inzulin. A szubsztrát foszforilációja RI vezet pleiotróp sejt-válasz az inzulin jel. A mértéke szubsztrát foszforiláció függő növekedése vagy csökkenése a celluláris az inzulinra adott válasz, amplitúdó változások a sejtek és az érzékenység a hormon. Egerek laboratóriumi törzset, amelyből hiányzik gént RI-C1 inzulinrezisztenciát mutatnak és csökkent glükóz tolerancia terhelés alatt. Ez azt jelzi, hogy a kár RI-C1-gén okozhat INZD.

Peptid RI-lánc C1 tartalmaz több, mint 1200 aminosavból 20-22 potenciális központok fosforilirirovaniya tirozin és 40 központok Ser / Thr foszforilációs:

A szerkezet az inzulin receptor szubsztrát 1. Számok - pozíciók tirozin maradékok; belül - foszforilezett tirozin maradék; Nyilak - helyeken Előnyben kötő fehérjék tartalmazó SH2-domének

A bazális állapotban RI-C1 szerinen foszforilált (legalább - treonin); stimulálás után az inzulin és a mértéke foszforiláció tirozin, szerin és jelentősen növeli. RI jelentése C1-üreg szubsztrátumot, és az inzulin-szerű növekedési faktor (IGF-I), amely foszforilálja azt ugyanazokon a helyeken, mint a RI. A receptorok egyéb növekedési faktorok (mint például a PDGF, az EGF, a CSF-1) nincs foszforilezve RI-C1.

RI-S1 foszforilációs több tirozin maradékok adja a képességét, hogy csatlakozni számos fehérjét tartalmazó SH2-domének. Ezek a fehérjék különösen Nck, tirozin foszfatáz SYP, p85-alegysége PI-3-kináz-adaptor protein Grb2, protein tirozin foszfatáz SH-PTP2, foszfolipáz Cg, GAP (aktivátor kis GTP-kötő fehérjék). Ennek eredményeként, egy C1-RI interakció ilyen fehérjék generált több lefelé irányuló jelek.

A nem kovalens vegyület fehérjék révén történik a kölcsönhatás a SH2-domén aminosavszekvenciák RI-C1, tartalmazó foszforilezett tirozin maradék. Így nem minden fehérje doménokat tartalmazó SH2, összekötő RI-C1, például, nem kapcsolódik, vagy foszfolipáz Cg GAP. A szelektivitás határozza meg az aminosavszekvenciát asszociációk a foszforilezett tirozin maradék (azonban, SH2 domének kötődnek alacsony affinitással és a szabad foszfotirozin). Ezen a módon, többkomponensű komplexek képezhetők fehérjék jelátviteli. Ez a mechanizmus nem egy sajátos jellemzője az inzulin-jeltovábbítás :. A transzdukciós származó jelek növekedési faktor receptorok, citokinek, stb is képződik komplexeket tartalmazó proteinek SH2-domének.

Egyes fehérjék tartalmazó SH2-domének, valamint a citoszkeleton található fehérjék SH3-domének; Ezek a domének kölcsönhatásba léphetnek prolinban gazdag szekvenciák más fehérjék.

3. Az inzulin jel aktiválja a foszfatidilinozitol 3-kináz

RI által közvetített inzulin-C1 aktiválja foszfatidilinozitol 3-kináz (PI-3-kináz). PI-3-kináz katalizálja foszforilációját PI, PI-4-P és PI-4,5-P2 a 3. helyzetben; kialakítva rendre a PI-3-P. PI-3,4-P2 és a PI-3,4,5-P3:

Az enzim egy heterodimer, amely tartalmaz egy szabályozó (p85) és katalitikus (p110) alegységek. A szabályozó alegység két SH2-domén és SH3 domént, azonban a PI-3-kináz nagy affinitással csatlakozik RI-C1. Izolált doménjai SH2, származó p85 (regulátor alegység), hogy gátolják komplexképzést egész PI-3-kináz. Ebből az következik, hogy az enzim tulajdonít RI-C1 annak szabályozó alegység. A komplex képződését PI-3-kináz aktiválódik.

A PI-3-kináz jeltovábbítási útvonal egy link, amely stimulálja GLUT-4 transzlokációját a citoszolból a plazmamembrán, és ezért - és transzmembrántranszportot glükóz izomba és a zsír sejtek. Inhibitorok PI-3-kináz és gátolják a bazális és az inzulin-stimulált glükóz felvétel; az utóbbi esetben gátolt transzlokációját GLUT-4 a membránhoz. A vizsgálatok tenyészetekben az izomsejtek kapott eredmények lehetővé teszik, hogy vállalja a következő események láncolatát stimulálása hatására glükóz felvételét, inzulinnal: RI-C1 ® PI-3-kináz ® PK-C ® GLUT-4 transzlokációját. A protein-kináz C in vitro közvetlenül aktivált polifosfoinozitidami. A aktiválási mechanizmusa in vivo nem ismert.

A zsírsejtekben aktiválása a PI-3-kináz-inzulin gátlását okozza lipolízis. A korlátozó lépése lipolízis adipocitákban egy katalizált reakció gormonchuvstvitelnoy lipáz, amely aktív a foszforilezett formában (cAMP-függő foszforiláció). Inger hatására az inzulin cAMP-koncentráció az adipocitákban következtében csökken a következő kaszkád reakciók: foszforilezett (és aktivált) protein kináz B (PP-B), amely foszforilálja (és szintén aktiválja) cAMP foszfodiészteráz:

Alacsony koncentrációban cAMP a lipáz nem foszforilált inaktív állapotban. Röviden jelátviteli útvonal a inzulinról fofodiesterazy úgy reprezentálható, mint: az inzulin / PI-3-kináz /. / PC-B / PDE. Köztes közötti kapcsolatok PI-3-kináz és a PC-B nem vizsgálták.

Sok növekedési faktorok serkentik PI-3-kináz, de nincs hatása a glükóz metabolizmust. Ez azt jelzi, hogy a különböző bemenetek külön eljárások alkalmazása PI-3-kináz rendszer generál egy adott végleges választ.

Az inzulin és a növekedési faktorok, keresztül ható Tyr-kináz-receptorok által aktivált PI-3-kináz 1. osztályú, kialakítani a 110 kDa-os katalitikus alegység és p85 alegységének egy adapter. r110a és r110b - az inzulin-függő szövetek a két formája a katalitikus alegység található. Ismertek továbbá két formája egy adapter alegységek és r85a r85b nagy homológiát mutat az aminosav-szekvencia és a térbeli szerkezete: mindegyik tartalmaz két SH-domént, két prolinban gazdag domén, SH3 domént, és a BCR-homológ domént. Emellett több csonkolt formáit talált egy adapter alegységet nem tartalmaznak SH3 domént, Bcr-homológ domén, és az egyik egy prolin-gazdag domain. A humán zsírsejtekben ekpressiruetsya csak egy adapter alegység r85a, mivel vázizomsejtekben 7 lehetőségek: r85a, r85b és öt csonka. Különböző kiviteli alakoknál a adapter fehérjék nem egyformán építeni foszfotirozin komplexeket inzulinserkentésre. Ezek az eredmények azt jelzik, a lehetőségét, elágazási a jelút oka egy specifikus megvalósítási mód szerint a szelektív mobilizációs adapter fehérje (vagy egy bizonyos meghatározott adapter fehérjék), jellegétől függően az elsődleges inger.

4. Az inzulin aktiválja a Ras-jeltovábbítási folyamatsorban

Ras fehérjék szupercsaládjába tartoznak a kis GTP-kötő fehérjék. Ezek kis fehérjék (molekulasúlyuk 21 kDa, körülbelül 190 aminosav), amely tartalmazza a C-terminálisan kovalensen kapcsolódik a farnezil-vagy geranil maradékot:

Segítségével ez a hidrofób végű Ras proteinek (p21 ras), amely a belső felületén a plazmamembrán. Ras részt vesznek a különböző sejt folyamatok, beleértve a hólyagos közlekedés, gardedámok funkció szaporodását.

Mint minden GTP-kötő fehérjék, Ras GTP-ciklus szabályozott fehérjekináz (aktív formában) U GDF fehérje (inaktív forma). Ezekben a transzformációk bevont más fehérjék: GAP (GTPase aktiváló faktor), GEF (GTF kicserélődési faktor) és az SOS; a két utóbbi fehérjék biztosítják szétválasztása GDP Ras GTP-t és a csatlakozás.

A nyugvó sejt r21ras ez túlnyomórészt az inaktív GDP-formában. Stimulálása sejtek inzulint (valamint más növekedési faktorok és a mitogének) vezet gyors növekedése az aktív GTP-alakú. Ez a következőképpen történik. Kis citoszol fehérje Grb-2 (növekedési faktor receptorhoz kötött protein), amely tartalmazza a SH2- és SH3-domének kovalens módon RI foszforilált bizonyos foszfotirozin maradékok:

Az aktiválás az inzulin jelátviteli Ras / MAPK. Nem minden fehérje elemzi a szövegben. A térbeli elrendezése fehérjék „klaszterek” a kijelzőn sík nem lehetséges: például, az aktív Raf-1-k kapcsolatok nem csak a Ras-GTP-t, hanem a plazma membránjába, és az inzulin receptor és néhány más fehérjék.

Ez a kölcsönhatás hozzájárul az egyik szubsztrátum a RI, nevezetesen Shc. Ezután, a kapott komplex kölcsönhatásba lép más komplex tartalmú Ras (r21ras) fehérje. Grb2 és az Shc fehérjéket nevezzük adapter fehérjék, mert kötődnek tirozin-kináz-receptorok (ebben az esetben, RI) a ras-fehérje. A komplex is proteineket biztosít, amely GDP cseréjét / GTP-t és aktiválását Ras (SOS, GAP, GEF, OST). A citoplazmás része az inzulin receptor van kialakítva nagy csokor kölcsönható fehérjék. Így inzulin aktiválja a Ras protein, az inzulin jelátviteli útban, és csatlakoztatva van a jel Ras.

Ras aktiválás végpontja transzmembrán jelátvitel és a kezdeti kapcsolat citoplazmatikus és a nukleáris jelátviteli útvonalak. Ezek az útvonalak tartalmaznak egy kaszkád reakciót, amely protein-kináz Raf-1 protein-kináz, MAPKK (mitogén-aktivált protein-kináz kináz) és a MAPK (mitogén-aktivált protein-kináz). Az aktivált Ras megszerzi a képesség, hogy kommunikálni Raf-1 protein-kináz. Raf-1, a citoszolban található együtt bizonyos hősokk fehérjék, és ebben az állapotban nem rendelkezik protein kináz aktivitás; enzim aktiválódik eredményeként kapcsolat Ras fehérje. Ez a folyamat bonyolult: teljes aktiválásának Raf-1 igényel annak rögzítése a plazmamembrán, foszforilációja tirozin ostakam sarkokinazoy enzim (Src), foszforilezés szerin és treonin oldalláncok egy specifikus protein-kináz C, valamint a kölcsönhatás az inzulin receptor. Így ezen a ponton csomó fehérjék az inzulin receptor további növekszik.

Az aktivált Raf-1 protein-kináz foszforilálja (Aktiválja) MAPKK, amely foszforilezi a MAPK. Az aktivált MAPK foszforilál bizonyos citoplazmatikus fehérjék (különösen a - protein kináz pp90S6, foszfolipáz A2 és riboszomális kináz).

A jel is továbbítható a mag, amely a transzkripció szabályozása a specifikus gének: foszforilált MAPK foforiliruet (aktiválja) a számát transzkripciós faktorok.

A Ras aktiválja nemcsak az inzulin és a receptora, hanem sok más hormonok, növekedési faktorok és receptoraik. Ezeket a folyamatokat, különösen, társul sejtproliferáció és az átalakulás. Azonban a végső sejtes választ a különböző jeleket különböző, specifikus az első messenger jelet. Ez elsősorban annak köszönhető, fehérje jelenlétében változatok (családi) jelátviteli.

A Ras inzulin eredményeket, más válaszok sejtek változások glikogén anyagcsere:

Rendelet glikogénszintézist inzulin jelátviteli útvonal keresztül Ras. PFGr-1 - protein foszfatáz glikogén granulátumok; KF - glikogén foszforiláz kináz; GF - glikogén; GS - glikogén. Framed - folyamatok, amelyek ha stimulált inzulin sejtek megtörni miatt defoszforilációjához glikogén foszforiláz kináz.

Az egyik enzimek proteinkináz kaszkád aktivált Ras komplex, egy protein-kináz rr90S6. Ez az enzim katalizálja a Ser / Thr foszforilációs protein foszfatáz társított glikogén granulátum (PFGr-1). A foszforilált (aktív) formában PFGr-1-P defoszforilálja (aktiválja) glikogén-szintáz (gyorsított glikogén szintézis). PFGr-1-P is defoszforilálja foszforiláz kináz és a glikogén (glikogén mobilizáció megszűnik). Mindaddig, amíg az inzulin jel érkezik az egyik végén, az effektor egység.