Các thụ thể insulin là một cấu trúc protein tiếp xúc ở phía ngoại bào của màng sinh chất của nhiều tế bào của cơ thể người và các động vật có vú khác. Phối tử tự nhiên cho thụ thể này là insulin.
Insulin là một loại hormone được tổng hợp bởi các tế bào ß của đảo nhỏ Langerhans thuộc phần nội tiết của tuyến tụy, một cơ quan nằm trong khoang bụng tổng hợp các enzym tiêu hóa và hormone.
Hình dung tín hiệu xuyên màng do phối tử tạo ra tại thụ thể insulin. Theresia Gutmann, Kelly H. Kim, Michal Grzybek, Thomas Walz, Ünal Coskun
Insulin do tuyến tụy tổng hợp và giải phóng liên kết với thụ thể của nó trên màng sinh chất của tế bào đích và do kết quả của liên kết phối tử-thụ thể này, một loạt các quá trình nội bào được kích hoạt để cuối cùng thúc đẩy sự xâm nhập của glucose vào các tế bào nói trên.
Insulin chịu trách nhiệm kích hoạt nhiều phản ứng đồng hóa hoặc tổng hợp liên quan đến sự chuyển hóa của carbohydrate, chất béo và protein.
Các thụ thể insulin là glycoprotein được hình thành bởi bốn tiểu đơn vị với các phần cuối cùng là amino và carboxyl của chúng trong vùng tế bào chất. Khi các thụ thể này liên kết với insulin, chúng kết tụ lại với nhau và tạo thành tế bào nội bào.
Trong bệnh béo phì và bệnh tiểu đường loại II, số lượng các thụ thể insulin giảm và điều này phần nào giải thích tình trạng kháng insulin đi kèm với các tình trạng bệnh lý này.
nét đặc trưng
Các thụ thể insulin là một phần của họ các thụ thể màng có các vị trí liên kết với các hormone có bản chất protein. Loại hormone này không thể đi qua màng tế bào nên tác dụng trao đổi chất của chúng được thực hiện thông qua các thụ thể của chúng.
Insulin là một hormone peptide liên quan đến việc thúc đẩy các phản ứng tổng hợp được gọi chung là phản ứng đồng hóa, liên quan đến sự chuyển hóa của carbohydrate, chất béo và protein.
Nhiều tế bào có thụ thể insulin, chủ yếu là tế bào cơ, tế bào gan và tế bào mỡ. Tuy nhiên, các tế bào khác dường như không phải là tế bào đích insulin cũng có các thụ thể insulin.
Sự xâm nhập của glucose vào tế bào, trong một số mô, phụ thuộc vào insulin vì trong chúng, các protein chịu trách nhiệm cho sự khuếch tán thuận lợi của glucose được tìm thấy trong các mảnh màng nhỏ tạo thành các túi nội bào.
Khi insulin liên kết với thụ thể của nó trong loại tế bào phụ thuộc insulin này, các chất vận chuyển glucose nằm trong các túi nội bào sẽ di chuyển và xuất hiện trên bề mặt của màng tế bào khi các túi này hợp nhất với màng này.
Cơ xương và các tế bào mô mỡ là một ví dụ của cơ chế này.
Các thụ thể insulin có thời gian bán hủy tương đối ngắn, khoảng từ 7 đến 12 giờ, vì vậy chúng liên tục được tổng hợp và phân hủy. Ở động vật có vú, nồng độ thụ thể là khoảng 20.000 thụ thể trên mỗi tế bào.
Khi insulin liên kết với thụ thể, sự thay đổi cấu trúc của thụ thể xảy ra, các thụ thể lân cận di chuyển, các tập hợp vi mô được tạo ra, và sau đó thụ thể được nội hóa. Đồng thời, các tín hiệu được tạo ra sau đó sẽ khuếch đại các phản hồi.
Kết cấu
Thụ thể insulin dimeric màu. Các miền L1 (xanh lam), CR (lục lam), L2 (xanh lục), FnIII-1 (vàng), FnIII-2 (cam), FnIII-3 (đỏ). Fletcher01
Gen mã hóa thụ thể insulin nằm trên nhiễm sắc thể số 19 và có 22 exon. Thụ thể này được tạo thành từ bốn tiểu đơn vị glycoprotein liên kết với disulfide.
Nó được tổng hợp trong lưới nội chất ban đầu dưới dạng một chuỗi polypeptit đơn gồm khoảng 1.382 axit amin, sau đó được phosphoryl hóa và phân cắt để tạo thành các tiểu đơn vị α và β.
Bốn tiểu đơn vị của thụ thể insulin là hai alpha (α) với trọng lượng phân tử là 140.000 Da và hai betas nhỏ hơn (β) với trọng lượng phân tử xấp xỉ 95.000 Da.
Các tiểu đơn vị α nằm ngoài tế bào và nằm trên bề mặt ngoài của màng tế bào. Mặt khác, các tiểu đơn vị β đi qua màng và tiếp xúc hoặc nhô ra trên bề mặt bên trong của màng (đối diện với tế bào chất).
Các tiểu đơn vị α chứa vị trí liên kết với insulin. Trong các đơn vị β có một vị trí liên kết với ATP để kích hoạt chức năng kinase của tiểu đơn vị này và gây ra quá trình tự động phosphoryl hóa thụ thể tại các gốc tyrosine của tiểu đơn vị β.
Các thụ thể này là một phần của họ các thụ thể liên kết với các enzym tế bào chất như tyrosine kinase, một loại enzym được kích hoạt khi insulin liên kết với thụ thể và bắt đầu quá trình phosphoryl hóa và dephosphoryl hóa của một loạt enzym chịu trách nhiệm cho các tác động. tỷ lệ trao đổi chất của insulin.
Đặc trưng
Cơ chế hoạt động của insulin. Được bài tiết bởi tuyến tụy, insulin sẽ lưu thông qua máu (λ = 30 phút) trước khi gắn với thụ thể insulin (IR). Luuis12321
Tiểu đơn vị α của thụ thể insulin có vị trí liên kết với insulin. Khi đơn vị này liên kết với phối tử của nó, những thay đổi cấu trúc xảy ra trong cấu trúc thụ thể kích hoạt các tiểu đơn vị β chịu trách nhiệm về cơ chế truyền tín hiệu và do đó, đối với tác dụng của insulin.
Một tyrosine kinase được kích hoạt trong các miền tế bào chất của thụ thể, bắt đầu truyền tín hiệu qua một chuỗi các kinase. Điều đầu tiên xảy ra là quá trình phosphoryl hóa hoặc tự động phosphoryl hóa của thụ thể insulin và sau đó cái gọi là chất nền của thụ thể insulin hoặc IRS được phosphoryl hóa.
Bốn chất nền thụ thể insulin được chỉ định IRS-1, IRS-2, IRS-3 và IRS-4 đã được mô tả. Quá trình phosphoryl hóa những chất này xảy ra trong dư lượng tyrosine, serine và threonine. Mỗi chất nền này có liên quan đến các tầng kinase khác nhau liên quan đến tác dụng chuyển hóa của insulin.
Ví dụ:
- IRS-1 dường như có liên quan đến tác động của insulin đối với sự phát triển của tế bào.
- IRS-2 liên quan đến các tác động chuyển hóa của hormone, chẳng hạn như sự gia tăng tổng hợp glycogen, lipid và protein, và với sự chuyển vị của các protein như protein thụ thể và vận chuyển glucose.
Bệnh tật
Bệnh tiểu đường là một căn bệnh ảnh hưởng đến một tỷ lệ rất cao dân số thế giới và liên quan đến những khiếm khuyết trong việc sản xuất insulin, cũng như chức năng kém của các thụ thể insulin.
Có hai loại bệnh tiểu đường: bệnh tiểu đường loại I hoặc bệnh tiểu đường vị thành niên phụ thuộc insulin và bệnh tiểu đường loại II hoặc bệnh tiểu đường người lớn không phụ thuộc insulin.
Bệnh tiểu đường loại I là do sản xuất không đủ insulin và có liên quan đến tăng đường huyết và nhiễm toan ceton. Bệnh tiểu đường loại II có liên quan đến các yếu tố di truyền ảnh hưởng đến cả chức năng sản xuất và thụ thể insulin và có liên quan đến tăng đường huyết mà không có nhiễm toan ceton.
Người giới thiệu
- Hiệp hội Tiểu đường Hoa Kỳ. (2010). Chẩn đoán và phân loại của bệnh đái tháo đường. Chăm sóc bệnh tiểu đường, 33 (Bổ sung 1), S62-S69.
- Berne, R., & Levy, M. (1990). Sinh lý học. Mosby; Ấn bản Ed quốc tế.
- Fox, SI (2006). Sinh lý học con người (xuất bản lần thứ 9). New York, Mỹ: Nhà xuất bản McGraw-Hill.
- Guyton, A., & Hall, J. (2006). Giáo trình Sinh lý Y học (xuất bản lần 11). Elsevier Inc.
- Lee, J., & Pilch, PF (1994). Các thụ thể insulin: cấu trúc, chức năng và tín hiệu. Tạp chí Sinh lý học-Tế bào Hoa Kỳ, 266 (2), C319-C334.