The reseptor insulin adalah struktur protein terkena di sisi ekstraselular membran plasma banyak sel-sel tubuh manusia dan mamalia lainnya. Ligan alami untuk reseptor ini adalah insulin.
Insulin adalah hormon yang disintesis oleh sel ß dari pulau Langerhans dari bagian endokrin pankreas, sebuah organ yang terletak di rongga perut yang mensintesis enzim dan hormon pencernaan.
Visualisasi sinyal transmembran yang diinduksi ligan pada reseptor insulin. Theresia Gutmann, Kelly H. Kim, Michal Grzybek, Thomas Walz, Ünal Coskun
Insulin yang disintesis dan dilepaskan oleh pankreas mengikat reseptornya pada membran plasma sel target dan sebagai akibat dari pengikatan reseptor ligan ini, serangkaian proses intraseluler dipicu yang akhirnya mendorong masuknya glukosa ke dalam sel tersebut.
Insulin bertanggung jawab atas aktivasi banyak reaksi anabolik atau sintetik yang terkait dengan metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein.
Reseptor insulin adalah glikoprotein yang dibentuk oleh empat subunit dengan bagian terminal amino dan karboksilnya di wilayah sitoplasma. Ketika reseptor ini berikatan dengan insulin, mereka menggumpal dan menjadi endosit.
Pada obesitas dan diabetes tipe II, jumlah reseptor insulin menurun dan ini sebagian menjelaskan resistensi insulin yang menyertai kondisi patologis ini.
karakteristik
Reseptor insulin adalah bagian dari keluarga reseptor membran yang memiliki tempat pengikatan untuk hormon yang bersifat protein. Jenis hormon ini tidak dapat melintasi membran sel sehingga efek metaboliknya dilakukan melalui reseptornya.
Insulin adalah hormon peptida yang terkait dengan reaksi sintetik yang secara kolektif disebut reaksi anabolik, yang terkait dengan metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein.
Banyak sel memiliki reseptor insulin, terutama sel otot, sel hati, dan sel adiposa. Namun, sel lain yang tampaknya bukan sel target insulin juga memiliki reseptor insulin.
Masuknya glukosa ke dalam sel, di beberapa jaringan, bergantung pada insulin karena, di dalamnya, protein yang bertanggung jawab untuk difusi glukosa ditemukan dalam potongan kecil membran yang membentuk vesikula intraseluler.
Ketika insulin berikatan dengan reseptornya dalam jenis sel yang bergantung pada insulin ini, transporter glukosa yang terletak di vesikula intraseluler bergerak dan muncul di permukaan membran sel saat vesikula ini menyatu dengan membran ini.
Otot rangka dan sel jaringan adiposa, antara lain, merupakan contoh mekanisme ini.
Reseptor insulin memiliki waktu paruh yang relatif singkat sekitar 7 hingga 12 jam, sehingga mereka terus-menerus disintesis dan didegradasi. Pada mamalia, konsentrasi reseptor kira-kira 20.000 reseptor per sel.
Ketika insulin mengikat reseptor, terjadi perubahan konformasi reseptor, reseptor tetangga bergerak, agregat mikro diproduksi, dan kemudian reseptor diinternalisasi. Pada saat yang sama, sinyal dibangkitkan yang kemudian akan memperkuat respons.
Struktur
Reseptor insulin dimer berwarna. Domain L1 (biru), CR (cyan), L2 (hijau), FnIII-1 (kuning), FnIII-2 (oranye), FnIII-3 (merah). Fletcher01
Gen yang mengkode reseptor insulin terletak pada kromosom 19 dan memiliki 22 ekson. Reseptor ini terdiri dari empat subunit glikoprotein terkait disulfida.
Ini disintesis dalam retikulum endoplasma awalnya sebagai rantai polipeptida tunggal dari sekitar 1.382 asam amino yang kemudian difosforilasi dan dibelah untuk membentuk subunit α dan β.
Empat subunit reseptor insulin adalah dua alfa (α) dengan berat molekul 140.000 Da dan dua beta yang lebih kecil (β) dengan perkiraan berat molekul 95.000 Da.
Subunit α bersifat ekstraseluler dan terpapar pada permukaan luar membran sel. Sebaliknya, subunit β melintasi membran dan terbuka atau menonjol pada permukaan bagian dalam membran (menghadap sitoplasma).
Subunit α berisi situs pengikatan untuk insulin. Dalam unit β terdapat situs pengikatan untuk ATP yang mengaktifkan fungsi kinase subunit ini dan menginduksi autofosforilasi reseptor pada residu tirosin dari subunit β.
Reseptor ini adalah bagian dari keluarga reseptor yang terkait dengan enzim sitoplasma seperti tirosin kinase, enzim yang diaktifkan ketika insulin mengikat reseptor dan memulai proses fosforilasi dan defosforilasi dari serangkaian enzim yang akan bertanggung jawab atas efeknya. tingkat metabolisme insulin.
fitur
Mekanisme kerja insulin. Diekskresikan oleh pankreas, insulin bersirkulasi melalui darah (λ = 30 menit) sebelum mengikat reseptor insulin (IR). Luuis12321
Subunit α dari reseptor insulin memiliki tempat pengikatan untuk insulin. Ketika unit ini berikatan dengan ligannya, perubahan konformasi terjadi pada struktur reseptor yang mengaktifkan subunit β yang bertanggung jawab atas mekanisme transduksi sinyal dan, oleh karena itu, untuk efek insulin.
Tirosin kinase diaktifkan di domain sitoplasma reseptor, yang memulai transmisi sinyal melalui kaskade kinase. Hal pertama yang terjadi adalah fosforilasi atau autofosforilasi reseptor insulin dan kemudian yang disebut substrat reseptor insulin atau IRS difosforilasi.
Empat substrat reseptor insulin yang ditunjuk IRS-1, IRS-2, IRS-3, dan IRS-4 telah dijelaskan. Fosforilasi ini terjadi pada residu tirosin, serin, dan treonin. Masing-masing substrat ini terkait dengan kaskade kinase berbeda yang terlibat dalam efek metabolik insulin.
Sebagai contoh:
- IRS-1 tampaknya terkait dengan efek insulin pada pertumbuhan sel.
- IRS-2 terkait dengan efek metabolik dari hormon, seperti peningkatan sintesis glikogen, lipid dan protein, dan dengan translokasi protein seperti protein transpor reseptor dan glukosa.
Penyakit
Diabetes adalah penyakit yang mempengaruhi persentase yang sangat tinggi dari populasi dunia dan terkait dengan cacat dalam produksi insulin, tetapi juga dengan fungsi reseptor insulin yang buruk.
Ada dua jenis diabetes: diabetes tipe I atau diabetes remaja, yang bergantung pada insulin, dan diabetes tipe II atau diabetes dewasa, yang tidak bergantung pada insulin.
Diabetes tipe I disebabkan oleh produksi insulin yang tidak mencukupi dan dikaitkan dengan hiperglikemia dan ketoasidosis. Diabetes tipe II berhubungan dengan faktor genetik yang mempengaruhi produksi insulin dan fungsi reseptor dan berhubungan dengan hiperglikemia tanpa ketoasidosis.
Referensi
- Asosiasi Diabetes Amerika. (2010). Diagnosis dan klasifikasi diabetes mellitus. Perawatan diabetes, 33 (Tambahan 1), S62-S69.
- Berne, R., & Levy, M. (1990). Fisiologi. Mosby; Edisi Ed Internasional.
- Fox, SI (2006). Human Physiology (edisi ke-9th). New York, AS: McGraw-Hill Press.
- Guyton, A., & Hall, J. (2006). Textbook of Medical Physiology (edisi ke-11). Elsevier Inc.
- Lee, J., & Pilch, PF (1994). Reseptor insulin: struktur, fungsi, dan pensinyalan. American Journal of Physiology-Cell Physiology, 266 (2), C319-C334.