インスリン受容体は人間の体の多くの細胞および他の哺乳動物の原形質膜の細胞外側に露出したタンパク質構造です。この受容体の天然のリガンドはインスリンです。
インスリンは、消化酵素やホルモンを合成する腹腔にある臓器である膵臓の内分泌部分のランゲルハンス島のβ細胞によって合成されるホルモンです。
インスリン受容体におけるリガンド誘導性膜貫通シグナル伝達の可視化。テレジア・グットマン、ケリー・H・キム、ミハル・グジベク、トーマス・ワルツ、イナル・コスクン
膵臓によって合成および放出されたインスリンは、標的細胞の原形質膜上のその受容体に結合し、このリガンド-受容体結合の結果として、最終的に前記細胞へのグルコースの進入を促進する一連の細胞内プロセスがトリガーされます。
インスリンは、炭水化物、脂肪、タンパク質の代謝に関連する多くの同化反応または合成反応の活性化に関与しています。
インスリン受容体は、細胞質領域にアミノ末端部分とカルボキシル末端部分を持つ4つのサブユニットによって形成される糖タンパク質です。これらの受容体がインスリンに結合すると、それらは凝集してエンドサイトに集まります。
肥満およびII型糖尿病では、インスリン受容体の数が減少し、これはこれらの病的状態に伴うインスリン抵抗性を部分的に説明します。
特徴
インスリン受容体は、タンパク質性のホルモンの結合部位を持つ膜受容体ファミリーの一部です。これらの種類のホルモンは細胞膜を通過できないため、その代謝効果は受容体を介して行われます。
インスリンは、アナボリックリアクションと総称される合成反応の促進に関連するペプチドホルモンで、炭水化物、脂肪、タンパク質の代謝に関連しています。
多くの細胞には、主に筋肉細胞、肝細胞、脂肪細胞などのインスリン受容体があります。しかしながら、明らかにインスリン標的細胞ではない他の細胞もインスリン受容体を持っている。
一部の組織では、グルコースの細胞への侵入はインスリンに依存します。これは、グルコースの促進された拡散に関与するタンパク質が、細胞内小胞を形成する膜の小片に見られるためです。
インスリンがこのタイプのインスリン依存性細胞の受容体に結合すると、これらの小胞がこの膜と融合するときに、細胞内小胞にあるグルコース輸送体が移動して細胞膜の表面に現れます。
骨格筋と脂肪組織細胞は、とりわけ、このメカニズムの例です。
インスリン受容体は半減期が約7〜12時間と比較的短いため、常に合成され、分解されています。哺乳動物では、受容体濃度は細胞あたり約20,000受容体です。
インスリンが受容体に結合すると、受容体の構造変化が起こり、隣接する受容体が動き、微小凝集塊が生成され、受容体が内部に取り込まれます。同時に、応答を増幅する信号が生成されます。
構造
着色された二量体インスリン受容体。ドメインL1（青）、CR（シアン）、L2（緑）、FnIII-1（黄色）、FnIII-2（オレンジ）、FnIII-3（赤）。フレッチャー01
インスリン受容体をコードする遺伝子は19番染色体にあり、22個のエクソンを持っています。この受容体は、4つのジスルフィド結合糖タンパク質サブユニットで構成されています。
それは小胞体で最初に約1,382アミノ酸の単一のポリペプチド鎖として合成され、次にリン酸化され、切断されてαおよびβサブユニットを形成する。
インスリン受容体の4つのサブユニットは、140,000 Daの分子量を持つ2つのアルファ（α）と、およそ95,000 Daの分子量を持つ2つの小さなベータ（β）です。
αサブユニットは細胞外にあり、細胞膜の外表面に露出しています。一方、βサブユニットは膜を通過し、（細胞質に面する）膜の内面に露出または突出します。
αサブユニットはインスリンの結合部位を含んでいます。βユニットには、このサブユニットのキナーゼ機能を活性化し、βサブユニットのチロシン残基で受容体の自己リン酸化を誘導するATPの結合部位があります。
これらの受容体は、チロシンキナーゼなどの細胞質酵素に関連する受容体ファミリーの一部です。チロシンキナーゼは、インスリンが受容体に結合すると活性化され、その影響の原因となる一連の酵素のリン酸化と脱リン酸化のプロセスを開始します。インスリンの代謝率。
特徴
インスリンの作用機序。膵臓から排泄されたインスリンは、インスリン受容体（IR）に結合する前に血液中を循環します（λ= 30分）。ルイス12321
インスリン受容体のαサブユニットは、インスリンの結合部位を持っています。このユニットがそのリガンドに結合すると、受容体構造にコンフォメーション変化が発生し、シグナル伝達のメカニズム、つまりインスリンの作用に関与するβサブユニットを活性化します。
チロシンキナーゼは受容体の細胞質ドメインで活性化され、キナーゼのカスケードを介してシグナルの伝達を開始します。最初に起こるのは、インスリン受容体のリン酸化または自己リン酸化であり、その後、いわゆるインスリン受容体基質またはIRSがリン酸化されます。
IRS-1、IRS-2、IRS-3、およびIRS-4と指定された4つのインスリン受容体基質が記載されています。これらのリン酸化は、チロシン、セリン、スレオニン残基で起こります。これらの基質のそれぞれは、インスリンの代謝効果に関与する異なるキナーゼカスケードに関連しています。
例えば：
- IRS-1は、細胞増殖に対するインスリンの効果に関連しているようです。
- IRS-2は、グリコーゲン、脂質、タンパク質の合成の増加などのホルモンの代謝効果に関連しています。また、受容体タンパク質やグルコース輸送などのタンパク質の移行にも関連しています。
病気
糖尿病は、世界の人口の非常に高い割合で発症する疾患であり、インスリン産生の欠陥に関連していますが、インスリン受容体の機能低下にも関連しています。
糖尿病には2つのタイプがあります：インスリン依存性であるI型糖尿病または若年性糖尿病、およびインスリン依存性ではないII型糖尿病または成人糖尿病。
I型糖尿病はインスリン産生が不十分であることに起因し、高血糖症およびケトアシドーシスに関連しています。II型糖尿病は、インスリン産生と受容体機能の両方に影響を与える遺伝的要因に関連しており、ケトアシドーシスを伴わない高血糖に関連しています。
参考文献
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