קולטן אינסולין הוא חלבון מבנים חשופים בצד תאי של הממברנה של תאים רבים בגוף האדם ויונקים אחרים. הליגנד הטבעי לקולטן זה הוא אינסולין.
אינסולין הוא הורמון המסונתז על ידי תאי ה- ß של איים Langerhans בחלק האנדוקריני של הלבלב, איבר הממוקם בחלל הבטן המסנתז אנזימי עיכול והורמונים.
ויזואליזציה של איתות טרנסממברני הנגרם על ידי ליגנד בקולט האינסולין. תרזה גוטמן, קלי ח. קים, מיכל גרזבק, תומאס וולז, ונאל קוסקון
האינסולין המסונתז ומשוחרר על ידי הלבלב נקשר לקולטן שלו בקרום הפלזמה של תאי המטרה וכתוצאה מקישור ליגנד-קולטן זה, מופעלות סדרה של תהליכים תוך תאיים המקדמים לבסוף את כניסת הגלוקוז לתאים האמורים.
האינסולין אחראי להפעלת תגובות אנבוליות או סינתטיות רבות הקשורות למטבוליזם של פחמימות, שומנים וחלבונים.
קולטני אינסולין הם גליקופרוטאינים הנוצרים על ידי ארבע יחידות משנה עם חלקיהן הסופיים של האמינו והקרבוקסיל באזור הציטופלזמה. כאשר קולטנים אלה נקשרים לאינסולין הם מתכווצים זה לזה ומבצעים אנדוציטים.
בהשמנת יתר וסוכרת מסוג II, מספר קולטני האינסולין פוחת וזה מסביר בחלקו את עמידות האינסולין המלווה במצבים פתולוגיים אלה.
מאפיינים
קולטני אינסולין הם חלק ממשפחה של קולטני קרום שיש להם אתרי קשירה להורמונים בעלי אופי חלבוני. הורמונים מסוג זה אינם יכולים לחצות את קרומי התא ולכן השפעותיהם המטבוליות מתבצעות דרך הקולטנים שלהם.
אינסולין הוא הורמון פפטיד הקשור לקידום תגובות סינתטיות המכונות באופן קולקטיבי תגובות אנבוליות, הקשורות למטבוליזם של פחמימות, שומנים וחלבונים.
בתאים רבים יש קולטני אינסולין, בעיקר תאי שריר, תאי כבד ותאי שומן. עם זאת, תאים אחרים שככל הנראה אינם תאי מטרה לאינסולין הם בעלי קולטני אינסולין.
כניסת הגלוקוזה לתאים, ברקמות מסוימות, תלויה באינסולין שכן בהם, החלבונים האחראיים לפיזור הקל של הגלוקוז נמצאים בחלקים קטנים של קרום היוצרים שלפוחיות תוך-תאיות.
כאשר האינסולין נקשר לקולטן שלו בסוג זה של תאים תלויים באינסולין, מסועי הגלוקוז הממוקמים בשלפוחית התאי נעים ומופיעים על פני קרום התא כאשר שלפוחיות אלו מתמזגות עם קרום זה.
שרירי השלד ותאי רקמת השומן הם, בין היתר, דוגמה למנגנון זה.
לקולטני האינסולין זמן מחצית חיים קצר יחסית של כ-7 עד 12 שעות, ולכן הם מסונתזים ומתדרדרים ללא הרף. אצל יונקים, ריכוז הקולטנים הוא כ 20,000 קולטנים לתא.
כאשר האינסולין נקשר לקולטן, מתרחש שינוי קונפורמציה של הקולטנים, קולטנים שכנים זזים, מייצרים מיקרו-אגרגטים ואז הקולטן מופנם. במקביל נוצרים אותות אשר אז יגבירו את התגובות.
מִבְנֶה
קולטן אינסולין דימר צבעוני. דומיינים L1 (כחול), CR (ציאן), L2 (ירוק), FnIII-1 (צהוב), FnIII-2 (כתום), FnIII-3 (אדום). Fletcher01
הגן המקודד לקולטני האינסולין ממוקם בכרומוזום 19 ויש לו 22 אקסונים. קולטן זה מורכב מארבע יחידות משנה גלוקופרוטאין הקשורות בדיסולפיד.
זה מסונתז בתכנית הרשת האנדופלסמטית בתחילה כשרשרת פוליפפטיד יחידה של כ 1,382 חומצות אמינו המוחזקות ואז נסוקות ליצירת תת היחידות α ו- β.
ארבע יחידות המשנה של קולטן האינסולין הן שתי אלפסות (α) במשקל מולקולרי של 140,000 Da ושתי בטות קטנות יותר (β) עם משקל מולקולרי משוער של 95,000 Da.
יחידות המשנה α הן חוץ תאיות ונחשפות על פני השטח החיצוניים של קרום התא. יחידות ה- β לעומת זאת עוברות את הממברנה ונחשפות או בולטות על פני השטח הפנימיים של הממברנה (מול הציטופלזמה).
יחידות המשנה α מכילות את אתר הכריכה לאינסולין. ביחידות ה- ß קיים אתר מחייב ל- ATP שמפעיל את תפקוד הקינאז של תת-יחידה זו ומשרה אוטופוספילילציה של הקולטנים בשאריות טירוזין של יחידת ה- β.
קולטנים אלה הם חלק ממשפחת הקולטנים הקשורים לאנזימים ציטופלסמיים כמו טירוזין קינאז, אנזים שמופעל כאשר האינסולין נקשר לקולט ויוזם תהליך של זרחן ודה-פוספורילציה של סדרת אנזימים שיהיו אחראים להשפעות. שיעורים מטבוליים של אינסולין.
מאפיינים
מנגנון הפעולה של אינסולין. המופרש על ידי הלבלב, אינסולין מסתובב בדם (λ = 30 דקות) לפני שהוא נקשר לקולטן אינסולין (IR). Luuis12321
לתת-היחידה α של קולטני אינסולין יש את אתר הקישור לאינסולין. כאשר יחידה זו נקשרת לליגנד שלה, מתרחשים שינויים בקונפורמציה במבנה הקולטן המפעילים את יחידות ה- β האחראיות על מנגנוני הולכת האות, ולכן להשפעות האינסולין.
טירוזין קינאז מופעל בתחומים הציטופלסמיים של הקולטן, מה שמניע את העברת האותות דרך מפל קינאזים. הדבר הראשון שקורה הוא זרחן או autophosphorylation של קולטן האינסולין ואז מה שמכונה מצעי קולטן האינסולין או IRS הם זרחתיים.
תוארו ארבעה מצעי קולטן לאינסולין המכונים IRS-1, IRS-2, IRS-3 ו- IRS-4. הזרחן של אלה מתרחש בשאריות טירוזין, סרין ותראונין. כל אחד מהמצעים הללו קשור למפלי קינאזות שונים המעורבים בהשפעות המטבוליות של האינסולין.
לדוגמה:
- נראה כי ה- IRS-1 קשור להשפעה של אינסולין על צמיחת תאים.
- IRS-2 קשורים להשפעות המטבוליות של ההורמון, כמו עלייה בסינתזה של גליקוגן, ליפידים וחלבונים, ועם הטרנסלוקציה של חלבונים כמו קולטנים וחלבוני הובלת גלוקוז.
מחלות
סוכרת היא מחלה הפוגעת באחוז גבוה מאוד מאוכלוסיית העולם וקשורה למומים בייצור האינסולין, אך גם לתפקוד לקוי של קולטני האינסולין.
ישנם שני סוגים של סוכרת: סוכרת מסוג I או סוכרת נעורים, שהיא תלויה באינסולין, וסוכרת מסוג II או סוכרת מבוגרים, שאינה תלויה באינסולין.
סוכרת מסוג 1 נובעת מייצור מספיק של אינסולין וקשור להיפרגליקמיה וקיטואידוזיס. סוכרת מסוג II קשורה לגורמים גנטיים המשפיעים הן על ייצור האינסולין והן על תפקוד הקולטנים וקשורה להיפרגליקמיה ללא קטואצידוזיס.
הפניות
- איגוד הסוכרת האמריקני. (2010). אבחון ומיון של סוכרת. טיפול בסוכרת, 33 (תוסף 1), S62-S69.
- Berne, R., & Levy, M. (1990). פִיסִיוֹלוֹגִיָה. מוסבי; מהדורת אד בינלאומית.
- פוקס, SI (2006). פיזיולוגיה אנושית (מהדורה 9). ניו יורק, ארה"ב: McGraw-Hill Press.
- גייטון, א., והול, ג'יי (2006). ספר לימוד לפיזיולוגיה רפואית (מהדורה 11). Elsevier Inc.
- Lee, J., & Pilch, PF (1994). קולטן האינסולין: מבנה, תפקוד ואיתות. כתב העת האמריקאי לפיזיולוגיה-פיזיולוגיה של התא, 266 (2), C319-C334.