25.3: Insulina: Receptor i szlaki sygnałowe

Działanie insuliny jest pośredniczone przez receptor kinazy tyrozynowej, podobny do receptora IGF-1. Liczba receptorów na komórkę znacznie się różni, od 40 na erytrocytach do 300 000 na adipocytach i hepatocytach. Receptor insuliny składa się z połączonych dimerów podjednostek α/β, tworzących heterotetramer glikoproteiny z dwiema pozakomórkowymi podjednostkami α i dwiema podjednostkami β rozciągającymi się przez błonę. Podjednostki α hamują wrodzoną aktywność kinazy tyrozynowej podjednostek β, ale to hamowanie jest uwalniane po związaniu insuliny, co prowadzi do autofosforylacji i transfosforylacji podjednostek β. To inicjuje sygnalizację poprzez fosforylację białek wewnątrzkomórkowych, takich jak IRS i białko Shc, które oddziałują z efektorami, wydłużając kaskadę sygnałową.

Działanie insuliny na transport glukozy zależy od aktywacji PI3K, która oddziałuje z białkami IRS w celu wytworzenia PIP3, regulując lokalizację i aktywność kinaz downstream. Izoforma Akt2 kontroluje niezbędne etapy downstream dla wychwytu glukozy w mięśniach szkieletowych i tkance tłuszczowej oraz reguluje produkcję glukozy w wątrobie.

Po aktywacji receptora insuliny, GLUT4, głównie wyrażany w tkankach wrażliwych na insulinę, szybko przemieszcza się do błony komórkowej, ułatwiając transport glukozy do wnętrza komórki. Sygnalizacja insuliny zmniejsza również endocytozę GLUT4, wydłużając czas jego przebywania w błonie plazmatycznej. Po wejściu do komórek, glukoza jest fosforylowana do G6P przez heksokinazy i może być magazynowana jako glikogen lub wchodzić do szlaków glikolitycznego lub pentozofosforanowego.

Receptor insuliny należy do receptorowej rodziny kinaz tyrozynowych. Składa się z dimerów α/β związanych z dwusiarczkiem, tworzących transbłonowy heterotetramer.

Jest bardzo obfity w adipocytach, mięśniach szkieletowych i hepatocytach.

Wiązanie insuliny z podjednostkami α stymuluje aktywność kinazy tyrozynowej podjednostki β, umożliwiając im wzajemną fosforylację, co prowadzi do aktywacji receptora.

Aktywowany receptor insuliny fosforyluje określone białka wewnątrzkomórkowe, takie jak Shc i IRS, które oddziałują z efektorami, takimi jak odpowiednio kinaza MAP i kinaza PI3, przyczyniając się do wzrostu, różnicowania i przeżycia komórek.

Dodatkowo interakcja kinazy-PI3-IRS generuje PIP3, który aktywuje i zakotwicza Akt w błonie, promując zdarzenia sygnalizacyjne dla translokacji błony GLUT4, co ułatwia nadmierny napływ glukozy do tkanek reagujących na insulinę, takich jak adipocyty i mięśnie szkieletowe.

Zinternalizowana glukoza fosforyluje do glukozo-6-fosforanu, wchodząc do szlaku glikolitycznego lub pentozofosforanowego. Glukozo-6-fosforan może być również izomeryzowany do glukozo-1-fosforanu i przechowywany jako glikogen.