อินซูลินเป็นโปรตีนโครงสร้างสัมผัสที่ด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์ของหลาย ๆ ของร่างกายมนุษย์และสัตว์อื่น ๆ ลิแกนด์ตามธรรมชาติสำหรับตัวรับนี้คืออินซูลิน
อินซูลินเป็นฮอร์โมนที่สังเคราะห์โดยเซลล์ßของเกาะเล็กเกาะน้อย Langerhans ของส่วนต่อมไร้ท่อของตับอ่อนซึ่งเป็นอวัยวะที่อยู่ในช่องท้องที่สังเคราะห์เอนไซม์ย่อยอาหารและฮอร์โมน
การแสดงภาพของการส่งสัญญาณเมมเบรนที่เกิดจากลิแกนด์ที่ตัวรับอินซูลิน Theresia Gutmann, Kelly H.Kim, Michal Grzybek, Thomas Walz, Ünal Coskun
อินซูลินที่สังเคราะห์และปล่อยออกมาโดยตับอ่อนจะจับกับตัวรับของมันบนเมมเบรนในพลาสมาของเซลล์เป้าหมายและเป็นผลมาจากการจับตัวรับลิแกนด์ชุดของกระบวนการภายในเซลล์จะถูกกระตุ้นซึ่งในที่สุดก็ส่งเสริมการเข้าสู่กลูโคสเข้าสู่เซลล์ดังกล่าว
อินซูลินมีหน้าที่กระตุ้นปฏิกิริยาอะนาโบลิกหรือปฏิกิริยาสังเคราะห์หลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตไขมันและโปรตีน
ตัวรับอินซูลินเป็นไกลโคโปรตีนที่เกิดจากหน่วยย่อยสี่หน่วยโดยมีส่วนของอะมิโนและคาร์บอกซิลเทอร์มินัลในบริเวณไซโตพลาสซึม เมื่อตัวรับเหล่านี้จับกับอินซูลินจะรวมตัวกันเป็นก้อนและเอนโดไซต์
ในโรคอ้วนและเบาหวานชนิดที่ 2 จำนวนตัวรับอินซูลินจะลดลงและส่วนนี้จะอธิบายถึงความต้านทานต่ออินซูลินที่มาพร้อมกับเงื่อนไขทางพยาธิวิทยาเหล่านี้
ลักษณะเฉพาะ
ตัวรับอินซูลินเป็นส่วนหนึ่งของตระกูลของตัวรับเมมเบรนที่มีสถานที่ผูกมัดสำหรับฮอร์โมนในลักษณะของโปรตีน ฮอร์โมนประเภทนี้ไม่สามารถข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ได้ดังนั้นผลของการเผาผลาญจะดำเนินการผ่านตัวรับ
อินซูลินเป็นฮอร์โมนเปปไทด์ที่เกี่ยวข้องกับการส่งเสริมปฏิกิริยาสังเคราะห์โดยรวมเรียกว่าปฏิกิริยาอะนาโบลิกซึ่งเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตไขมันและโปรตีน
เซลล์จำนวนมากมีตัวรับอินซูลินส่วนใหญ่เป็นเซลล์กล้ามเนื้อเซลล์ตับและเซลล์ไขมัน อย่างไรก็ตามเซลล์อื่น ๆ ที่เห็นได้ชัดว่าไม่ใช่เซลล์เป้าหมายของอินซูลินก็มีตัวรับอินซูลินเช่นกัน
การที่กลูโคสเข้าสู่เซลล์ในเนื้อเยื่อบางส่วนขึ้นอยู่กับอินซูลินเนื่องจากในพวกมันโปรตีนที่รับผิดชอบในการแพร่กระจายของกลูโคสที่อำนวยความสะดวกจะพบได้ในเมมเบรนชิ้นเล็ก ๆ ที่ก่อตัวเป็นถุงภายในเซลล์
เมื่ออินซูลินจับตัวกับตัวรับในเซลล์ที่ขึ้นอยู่กับอินซูลินชนิดนี้ตัวลำเลียงกลูโคสที่อยู่ในถุงภายในเซลล์จะเคลื่อนที่และปรากฏบนพื้นผิวของเยื่อหุ้มเซลล์เมื่อถุงเหล่านี้หลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์นี้
กล้ามเนื้อโครงร่างและเซลล์เนื้อเยื่อไขมันเป็นตัวอย่างของกลไกนี้
ตัวรับอินซูลินมีครึ่งชีวิตสั้นประมาณ 7 ถึง 12 ชั่วโมงดังนั้นจึงมีการสังเคราะห์และย่อยสลายอยู่ตลอดเวลา ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมความเข้มข้นของตัวรับจะอยู่ที่ประมาณ 20,000 ตัวรับต่อเซลล์
เมื่ออินซูลินจับตัวกับตัวรับการเปลี่ยนแปลงตามรูปแบบของตัวรับจะเกิดขึ้นตัวรับที่อยู่ใกล้เคียงจะเคลื่อนตัวมีการสร้างมวลรวมขนาดเล็กจากนั้นตัวรับจะถูกทำให้เป็นตัวรับ ในขณะเดียวกันสัญญาณจะถูกสร้างขึ้นซึ่งจะขยายการตอบสนอง
โครงสร้าง
ตัวรับอินซูลินสี Dimeric โดเมน L1 (สีน้ำเงิน), CR (สีฟ้า), L2 (สีเขียว), FnIII-1 (สีเหลือง), FnIII-2 (สีส้ม), FnIII-3 (สีแดง) เฟลทเชอร์ 01
ยีนที่เป็นรหัสสำหรับตัวรับอินซูลินอยู่บนโครโมโซม 19 และมี 22 exons ตัวรับนี้ประกอบด้วยหน่วยย่อยไกลโคโปรตีนที่เชื่อมโยงกับไดซัลไฟด์สี่หน่วย
มันถูกสังเคราะห์ในเรติคูลัมเอนโดพลาสมิกในตอนแรกเป็นสายโซ่โพลีเปปไทด์เดียวที่มีกรดอะมิโนประมาณ 1,382 กรดจากนั้นจะถูกฟอสโฟรีเลต์และแยกออกเพื่อสร้างหน่วยย่อยαและβ
หน่วยย่อยทั้งสี่ของตัวรับอินซูลินคืออัลฟ่า (α) สองตัวที่มีน้ำหนักโมเลกุล 140,000 Da และ 2 betas ขนาดเล็ก (β) ที่มีน้ำหนักโมเลกุลโดยประมาณ 95,000 Da
หน่วยย่อยของαเป็นเซลล์นอกเซลล์และสัมผัสกับผิวด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์ ในทางกลับกันหน่วยย่อยβเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรนและสัมผัสหรือยื่นออกมาบนพื้นผิวด้านในของเมมเบรน (หันหน้าไปทางไซโทพลาซึม)
หน่วยย่อยαประกอบด้วยไซต์ที่มีผลผูกพันสำหรับอินซูลิน ในหน่วยβมีไซต์ที่มีผลผูกพันสำหรับ ATP ที่เปิดใช้งานฟังก์ชันไคเนสของหน่วยย่อยนี้และทำให้เกิด autophosphorylation ตัวรับที่ไทโรซีนตกค้างของหน่วยย่อยβ
ตัวรับเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของตระกูลของตัวรับที่เกี่ยวข้องกับเอนไซม์ไซโตพลาสซึมเช่นไทโรซีนไคเนสซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ทำงานเมื่ออินซูลินจับตัวกับตัวรับและเริ่มกระบวนการฟอสโฟรีเลชันและดีฟอสโฟรีเลชันของชุดของเอนไซม์ที่จะรับผิดชอบต่อผลกระทบ อัตราการเผาผลาญของอินซูลิน
คุณสมบัติ
กลไกการออกฤทธิ์ของอินซูลิน ขับออกโดยตับอ่อนอินซูลินจะไหลเวียนผ่านเลือด (λ = 30 นาที) ก่อนที่จะจับกับตัวรับอินซูลิน (IR) Luuis12321
หน่วยย่อยαของตัวรับอินซูลินมีที่ยึดกับอินซูลิน เมื่อหน่วยนี้จับกับแกนด์ของมันการเปลี่ยนแปลงตามรูปแบบจะเกิดขึ้นในโครงสร้างตัวรับที่กระตุ้นหน่วยย่อยβที่รับผิดชอบกลไกของการถ่ายทอดสัญญาณและด้วยเหตุนี้ผลของอินซูลิน
ไทโรซีนไคเนสถูกเปิดใช้งานในโดเมนไซโตพลาสซึมของตัวรับซึ่งเริ่มต้นการส่งสัญญาณผ่านการเรียงซ้อนของไคเนส สิ่งแรกที่เกิดขึ้นคือ phosphorylation หรือ autophosphorylation ของตัวรับอินซูลินจากนั้นพื้นผิวตัวรับอินซูลินที่เรียกว่าหรือ IRS จะถูก phosphorylated
มีการอธิบายพื้นผิวตัวรับอินซูลินสี่ตัวที่กำหนด IRS-1, IRS-2, IRS-3 และ IRS-4 ฟอสโฟรีเลชันของสิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นในไทโรซีนซีรีนและ ธ รีโอนีนที่ตกค้าง สารตั้งต้นเหล่านี้แต่ละชนิดเกี่ยวข้องกับการลดลงของไคเนสที่แตกต่างกันซึ่งเกี่ยวข้องกับผลการเผาผลาญของอินซูลิน
ตัวอย่างเช่น:
- IRS-1s ดูเหมือนจะเกี่ยวข้องกับผลของอินซูลินต่อการเจริญเติบโตของเซลล์
- IRS-2 เกี่ยวข้องกับผลการเผาผลาญของฮอร์โมนเช่นการเพิ่มขึ้นของการสังเคราะห์ไกลโคเจนไขมันและโปรตีนและการเคลื่อนย้ายของโปรตีนเช่นโปรตีนตัวรับและการขนส่งกลูโคส
โรค
โรคเบาหวานเป็นโรคที่ส่งผลกระทบต่อประชากรโลกในสัดส่วนที่สูงมากและเกี่ยวข้องกับความบกพร่องในการผลิตอินซูลิน แต่ยังรวมถึงการทำงานของตัวรับอินซูลินที่ไม่ดีอีกด้วย
โรคเบาหวานมี 2 ประเภท ได้แก่ เบาหวานชนิดที่ 1 หรือโรคเบาหวานสำหรับเด็กและเยาวชนซึ่งขึ้นอยู่กับอินซูลินและโรคเบาหวานประเภทที่ 2 หรือโรคเบาหวานในผู้ใหญ่ซึ่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับอินซูลิน
โรคเบาหวานประเภทที่ 1 เกิดจากการผลิตอินซูลินไม่เพียงพอและมีความสัมพันธ์กับภาวะน้ำตาลในเลือดสูงและภาวะคีโตอะซิโดซิส โรคเบาหวานประเภทที่ 2 เกี่ยวข้องกับปัจจัยทางพันธุกรรมที่มีผลต่อการผลิตอินซูลินและการทำงานของตัวรับและเกี่ยวข้องกับภาวะน้ำตาลในเลือดสูงโดยไม่มีภาวะคีโตอะซิโดซิส
อ้างอิง
- สมาคมโรคเบาหวานแห่งสหรัฐอเมริกา (2010) การวินิจฉัยและการจำแนกประเภทของโรคเบาหวาน การดูแลผู้ป่วยเบาหวาน, 33 (เสริม 1), S62-S69.
- เบิร์น, อาร์, และเลวี่, M. (1990). สรีรวิทยา. มอสบี้; ฉบับ International Ed.
- ฟ็อกซ์ SI (2549). สรีรวิทยาของมนุษย์ (ฉบับที่ 9) นิวยอร์กสหรัฐอเมริกา: McGraw-Hill Press
- Guyton, A. , & Hall, J. (2006). ตำราสรีรวิทยาการแพทย์ (ฉบับที่ 11) Elsevier Inc.
- Lee, J. , & Pilch, PF (1994). ตัวรับอินซูลิน: โครงสร้างหน้าที่และการส่งสัญญาณ American Journal of Physiology-Cell Physiology, 266 (2), C319-C334