Сигнална трансдукция инсулин

Посттранслационни завършване започва в ендоплазмения ретикулум - гликозилиране, образуване на междуверижна и между верижни -S-S-връзки. Освен това се случи в модификация Golgi апарат протеолитично - разделяне на единична пептидна верига, формирането на тетрамерна молекула терминал гликозилиране и ацилиране с мастна киселина [Kohno KR 1985]

Няколко инсулин рецептор субстрати (РИ): RI-С1, С2-RI, SHC, и някои STAT семейство на протеини (сигнал датчиците и активатор на транскрипция, сигнални носители и активатори на транскрипцията). Те активират различни сигнални пътища. Инсулин рецептор субстрат 1 (RI-С1) - главен. Това цитоплазмен протеин е фосфорилиран на тирозинови остатъци веднага след стимулиране с инсулин. Фосфорилирането на субстрата RI води до плеиотропичен клетъчен отговор към инсулин сигнал. Степента на фосфорилиране на субстрата зависи увеличаване или намаляване на клетъчния отговор към инсулин, амплитудата промени в клетките и чувствителността към хормона. Мишките лабораторен щам липсва ген RI-С1 проявяват резистентност към инсулин и намален глюкозен толеранс при натоварване. Това показва, че увреждане RI-С1 ген може да причини INZD.

Пептид RI-верига С1 съдържа още няколко от 1200 аминокиселинни остатъци 20 - 22 потенциални центрове fosforilirirovaniya тирозин и 40 центрове на Ser / Thr фосфорилиране.

В основната състояние RI-С1 фосфорилиран при серин (най-малко - треонин) - след стимулиране с инсулин и степента на фосфорилиране на тирозин, серин и значително увеличава. RI е С1-добре субстрат и инсулин-подобен растежен фактор (IGF-I), която фосфорилира на същите места като RI. Рецепторите на други растежни фактори (такива като PDGF, EGF, CSF-1) не е фосфорилиран RI-С1.

RI-S1 фосфорилиране на няколко тирозинови остатъци дава възможност за свързване на множество протеини, съдържащи SH2 домейни. Тези протеини са особено NCK, тирозин фосфатаза SYP, р85-субединица на PI-3-киназа адапторен протеин Grb2, протеин тирозин фосфатаза SH-PTP2, фосфолипаза CG, GAP (активатор малки GTP-свързващи протеини). В резултат, С1-RI взаимодействие с такива протеини генерира множество сигнали по връзката надолу.

Нековалентно съединение на протеини се осъществява чрез взаимодействието с SH2 домен аминокиселинните последователности RI-C1, съдържащ фосфорилиран тирозин остатък. По този начин не всички протеини, съдържащи домени SH2, свързваща RI-С1, например, не са свързани или фосфолипаза Сб GAP. Селективността се определя от аминокиселинната последователност на асоциации в фосфорилиран тирозин остатъка (обаче, SH2 домейни се свързват с нисък афинитет и свободното фосфотирозин). По този начин, многокомпонентни комплекси могат да бъдат образувани на протеини, участващи в сигнална трансдукция. Този механизъм не е специфична характеристика на инсулин сигнализация :. В трансдукция на сигнали от рецепторите на растежния фактор, цитокини и т.н. също се образува комплекси с протеини, съдържащи SH2 домейни.

В някои протеини, съдържащи SH2 домейни, както и цитоскелетни протеини, открити в SH3-domeny- тези домени могат да си взаимодействат с пролин богати последователности от други протеини.

RI, медиирано от инсулин-С1 активира фосфатидилинозитол 3-киназа (PI-3-киназа). PI 3-киназа катализира фосфорилирането на PI, PI-4-P и PI-4,5-Р2 са оформени позиции съответно 3- PHI-3-P. PI-3,4-Р2 и PI-3,4,5-P3.

Ензимът е хетеродимер, включващ регулиране (р85) и каталитични (р110) субединици. Регулаторният субединица има два SH2-SH3 домен и домен обаче PI 3-киназа с висок афинитет се присъединява към RI-С1. Изолиран домени SH2, получен от р85 (регулаторна субединица) да инхибира образуването на комплекс с цялата PI-3-киназа. От това следва, че ензимът отдава RI-С1 на своята регулаторна субединица. При образуването на комплекс PI 3-киназа е активирана.

Активирането на PI 3-киназа сигналния път е връзка, който стимулира GLUT-4 транслокация от цитозола към плазмената мембрана и следователно - и трансмембранен транспорт на глюкоза в мускулните и мастните клетки. Инхибитори на PI 3-киназа и инхибиране на базална и инсулин-стимулирано glyukozy- консумация на последния се инхибира GLUT-4 транслокация към мембраната. При проучвания с култури от клетки, получени резултати позволяват да се предположи следната поредица от събития при стимулиране на поглъщането на глюкоза от инсулин: RI-С1 ® PI 3-киназа ® PK-C ® GLUT-4 транслокация. Протеин киназа С в витро директно активиран polifosfoinozitidami. Механизмът на активиране ин виво не е известна.

В мастните клетки, активиране на PI 3-киназа инсулин причинява инхибиране на липолизата. Етапът на ограничаване на липолизата в адипоцити е реакция катализирана gormonchuvstvitelnoy липаза, която е активна в фосфорилираната форма (сАМР-зависимо фосфорилиране). При стимулация с концентрация инсулин сАМР в адипоцити се намалява в резултат на следните каскада от реакции: фосфорилиран (и активиран) протеин киназа В (PP-B), която фосфорилира (и също така активира) сАМР фосфодиестераза:

Много растежни фактори стимулират PI-3-киназа, но нямат ефект върху метаболизма на глюкозата. Това показва, че различни входове сигнал са специфични механизми за използването на PI-3-киназа система за генериране на специфичен краен отговор.

Инсулин и растежни фактори, които действат чрез Tyr-киназни рецептори, активирани от PI 3-киназа клас 1, изработена от 110 Ша каталитична субединица и р85 субединица на адаптер. r110a и r110b - инсулин-зависими тъкани в двете форми на каталитичната субединица намерен. Известен също са две форми на адаптерни субединици и r85a r85b с висока хомоложност с аминокиселинната последователност и пространствената структура на: всеки от тях се състои от две SH-домейн, богати два пролинови домени, SH3 домен, и Bcr-хомоложен домен. В допълнение, няколко скъсени форми намерени адаптер субединица те не съдържат SH3 домен, Bcr-хомоложен домен и един от богат на пролин домен. В човешките адипоцити ekpressiruetsya само адаптер подразделение r85a, докато в клетките на скелетните мускули са 7 възможности: r85a, r85b и пет пресечен. Различни изпълнения на адапторни протеини не еднакво включени в фосфотирозин комплекси с инсулинова стимулация. Тези резултати показват възможността за разклоняване на пътя на сигнала поради селективното мобилизация от вариант адаптер протеин (или определен набор от адапторни протеини), в зависимост от естеството на основния стимул.

Ras протеини принадлежат към суперфамилията на малки GTP-свързващи протеини. Това са малки протеини (молекулно тегло 21 Ша, около 190 аминокиселинни остатъци), съдържащ С-терминално ковалентно свързан фарнезил или геранил Остатъкът:

Чрез използването на такова хидрофобен край Ras протеини (p21ras), прикрепен към вътрешната повърхност на плазмената мембрана. Ras участват в различни клетъчни процеси, включително транспорт везикуларен, чаперони функция, пролиферация.

Както всички GTP-свързващи протеини, Ras GTP цикъл регулирана протеин (активна форма) U GDF протеин (неактивна форма). В тези трансформации са включени други протеини: GAP (GTPase активиращ фактор), GEF (GTF обменен фактор) и последните две SOS- осигури протеин разделяне БВП от Ras GTP и се присъедини.

В покой клетъчни r21ras е предимно в неактивния БВП-формата. Стимулиране на клетки с инсулин (както и други растежни фактори и митогени) води до бързо нарастване на броя на активното GTP-образна форма. Това се получава, както следва. Малък цитозолен протеин Grb-2 (рецептор на растежен фактор, свързан протеин), съдържащ SH2- и SH3-домени могат да се присъединят към ковалентно RI фосфорилиран в някои фосфотирозин остатъци.

Това взаимодействие допринася за един от субстратите на РИ, а именно Shc. След това, полученият комплекс взаимодейства с друг комплекс, съдържащ Ras (r21ras) протеин. Grb2 и SHC протеини са посочени като адапторни протеини, тъй като те се свързват тирозин киназа рецептори (в този случай, RI) с Ras протеин. Комплексът включва протеини, които осигуряват обмен на БВП / GTP и активиране на Ras (SOS, GAP, GEF, OST). На цитоплазмената част на инсулиновия рецептор се образува голям куп взаимодействащи протеини. Така инсулин активира Ras протеин, пътека инсулин сигнализация и е свързан към сигнала от Ras.

активиране Ras е крайната точка на трансмембранен сигнализация и първоначалната цитоплазмен връзка и пътища ядрени сигнализация. Тези пътища включват каскада от реакции, включващи протеин киназа Raf-1 протеин киназа, МАРКК (митоген-активирана протеин киназа киназа) и МАРК (митоген-активирана протеин киназа). Активирани Ras придобива способността да комуникира с Raf-1 протеин киназа. Raf-1 се намира в цитозола във връзка с някои протеини на топлинния шок, и в това състояние той няма ензим активирана протеин киназа aktivnostyu- полученото съединение с Ras протеин. Този метод е сложен, защото пълното активиране на Raf-1 изисква нейното закрепване към плазмената мембрана, фосфорилиране на тирозин ostakam sarkokinazoy ензим (Src), фосфорилиране на серин и треонин остатъци на специфичен протеин киназа С, както и взаимодействие с инсулиновия рецептор. Така, в този момент куп протеини на инсулиновия рецептор допълнително расте.

Активираните Raf-1 протеин киназа фосфорилира (активира) МАРКК че фосфорилира МАРК. Активният МАРК фосфорилира някои цитоплазмени протеини (по-специално - протеин киназа pp90S6, фосфолипаза А2 и рибозомна киназа).

Сигналът може да бъде предадена в сърцевината, давайки регулацията на транскрипцията на специфични гени: фосфорилиран МАРК foforiliruet (активира) броя на транскрипционни фактори.

На Ras активира не само на инсулин и неговия рецептор, но също така и от много други хормони, растежни фактори и техните рецептори. С тези процеси, в частност, е свързана клетъчна пролиферация и трансформация. Въпреки това, крайна клетъчна отговор на различни сигнали е различен, е специфично за първото пратеник сигнал. Това е по-специално поради наличието на протеинови варианти (семейство), които участват в сигнална трансдукция.

Активирането на резултатите от Ras инсулин в, наред с други отговори клетки на промени в гликоген метаболизъм:

Един от киназна каскада ензими протеин активен комплекс Ras, протеин киназа rr90S6 а. Този ензим катализира Ser / Thr фосфорилиране на протеин фосфатаза, свързани с гликоген гранули (PFGr-1). Фосфорилираният (активна) форма PFGr-1-P дефосфорилира (активира) гликоген синтаза (ускорено синтеза на гликоген). PFGr-1-P е също дефосфорилира фосфорилаза киназа и гликоген (мобилизация гликоген прекратява). Стига с инсулин сигнал идва на единия край, ефекторните единици.

Инсулин действие започва от неговата връзка с процес а-субединица на рецептора. Образование insulinoretseptornogo комплекс - ключов момент в бъдеще изява на многобройни биологични ефекти на инсулин. Свързването на инсулин с неговия рецептор води до samofosforilirovaniyu включваща протеин киназа рецептор, който се осъществява преди или по време на абсорбция insulinretseptorny комплекс. Така активиран рецептор с фосфолипаза С насърчава хидролиза на мембранните фосфолипиди (гликозилфосфатидилинозитол), придружени от образуването на инозитол трифосфат и диацилглицерол. Активиран рецептор задейства верига от последователно фосфорилиране на други протеини, включително serinkinaznuyu активност. Той може също да взаимодейства с GTP-свързващи протеини или сАМР, което води до активиране на фосфорилиране / дефосфорилирането, стимулира фосфодиестераза намалява протеин киназна активност, и в резултат на промяна в клетъчната мембрана функция.

В същото време на процеса на прилагане на клетката insulinoretseptornogo комплекс засяга ендоплазмения ретикулум чрез активиране рециклиране протеин транспортер на глюкоза в клетката. Същият комплекс реагира с микрозоми, лизозомите и ядрени структури. След разпадане на рецептора обратно към клетъчната мембрана, и активира инсулинови дефосфорилиране процеси на ядрени протеини, променя обмен иРНК води до повишаване на синтеза на протеини и други "късно" ефектите на биологичното действие на инсулин.

Нарушения на postreceptor търсачка на действието на инсулина не са били успешни [Pertseva MN, 1996], но показват висока ефективност и пластичност на инсулин взаимодействие с тъкани. Ефектът на инсулин върху клетките не изисква синтеза на вторият месинджър, някои от метаболитните ефекти на инсулин, и може да се прилага без участието на тирозин киназа каскада, често една и съща молекулна стратегията, използвана за постигане на различни ефекти.