INSULINA

y sigo y sigo y sigo sigo sigo... ¿eso era una canción no? pues eso es sigo como hace días y la cosa no pinta mejor se acercan exámenes. es un poco frustrante por que tengo en el tintero miles de temas que en el bus me viene a la cabeza y que quiero compartir con los lectores. Pero bueno, voy a aportar un poco de conocimiento más. Esta vez sobre la insulina, una molecula que me cae mal. si me cae mal. esto lo he descubierto pensando como no de vuelta de la uni, en el bus, que es el mejor sitio para dormir o para inspirarte viendo el campo. me he dado cuanta que todos tenemos un árbol que nos cae mal, en mi caso el ailanto. un animal que nos cae mal, aquí dudo porque ninguno me cae mal pero si me tocan la moral los crustáceos y moluscos marinos, mas que nada por que me dan asco, es un alimento que no aporta nada y sinceramente prefiero comerme un grillo a una cosa mocosa que se come lo que cagan el resto de animales. y por último, una molécula, si pensad que seguro que alguna.

SÍNTESIS, SECRECIÓN Y MECANISMO DE ACCIÓN DE LA INSULINA

La insulina es una pequeña proteína de unos 6KDa. Su estructura es la de dos cadenas; la cadena A con 21 aminoácidos y la cadena B con 30. Consta de 3 puentes di sulfuro, uno intracatenario de la cadena A y dos intercatenarios, uniendo los péptidos A y B covalentemente. Su secuencia de aminoácidos esta altamente conservada entre vertebrados y es cierto que la insulina de un mamífero puede ser bioactiva en otro¹.

Es sintetizada en grandes cantidades por las células beta de los islotes de Langerhans del páncreas. El gen que la codifica se transcribe en un único mensajero que es traducido en una simple cadena polipeptídica precursora de la hormona, la preproinsulina. Esta insulina inactiva contiene un péptido señal que le dirige al retículo para el procesamiento postraduccional. Es seguido por la cadena B en el extremo N-terminal. En el extremo opuesto, C-Terminal, se encuentra la cadena A y entre medias un péptido C. en el retículo la preproinsulina sufre su maduración final formándose los puentes disulfuro, liberación del péptido señal y finalmente sobre la prohormona actúan endopeptidasas especificas, proconvertasas, que liberan el péptido C, que no tiene funcionalidad en la insulina activa pero, es junto a la insulina, empaquetado en vesículas de secreción del golgi y almacenadas hasta la llegada de un estimulo, siendo liberadas a sangre¹.

La secreción de la insulina se produce como respuesta principal a un incremento de las concentraciones de glucosa en sangre. Esto es así, puesto que la misión de esta hormona es la de facilitar la entrada de glucosa a los tejidos, mantenido los niveles circulantes de glucosas adecuados, en homeostasis. No solo la glucosas, si no también aminoácidos, ácidos grasos, estímulos neurales por medio de la vista o el gusto estimulan la secreción. En las células beta los altos niveles de glucosa circulantes, son “captados” por medio de un transportador de glucosa tipo 2 (GLUT2). La internalización de la glucosa en la célula aumenta el ratio ATP/ADP por respiración, inactivando un canal de potasio dependiente de ATP. Esta inactivación produce una despolarización de membrana que aumenta el calcio citoplasmático por un canal de membrana dependiente de voltaje que termina con la exocitosis de las vesículas de secreción que almacenan la insulina a los vasos aledaños a los islotes de Langerhans.

La molécula de insulina circula por el torrente sanguíneo hasta ser arrestada por su receptor de membrana. Este receptor promueve la captación de glucosa en los tejidos a través de los GLUTs. Algunos de los tejidos más importantes son el músculo esquelético, el tejido adiposo o el hígado. El receptor está compuesto por dos subunidades alfa y dos beta unidas por puentes disulfuoro. En las cadenas alfa totalmente extracelulares es donde se encuentra el dominio de unión, mientras que los dominios beta son transmembrana y contienen la actividad tirosina quinasa en el dominio citoplasmático. La unión de la insulina a las subunidades alfa desencadena un cambio conformacional en el receptor, que produce la autofosforilación reciproca de numerosos residuos de tirosina de los dominios beta. Estos residuos de tirosina fosforilados sirven como punto de anclaje de moléculas acopladoras y de enzimas que son fosforiladas.

De los miembros fosforilados por el receptor el más mas importante es IRS-1 que tiene un dominio PTB de reconocimiento de fosfotirosina. Una vez es fosforilado el IRS-1 sirve como centro de reclutamiento y activación de muchas proteínas como la PI3K, que reconoce tirosinas fosforiladas mediante un dominio SH2 ³. No solo el IRS-1 es el encargado de trasmitir la señal celular, si no que también son fosforiladas otras moléculas como pueden ser SREBP (Sterol regulatory element binding protein), SHC que activa la cascada de MAPK promoviendo supervivencia y crecimiento celular o el complejo cbl/CAP, FAK o fosfodiesterasas, que en conjunto dan una respuesta compleja de la célula a la insulina ².

De todas las respuestas, la principal, es la captación de glucosa induciendo la translocación de los trasportadores GLUTs. Esto se lleva a cabo una vez Cbl/CAP esta fosforilado activando a TC10, que promueve la translocación de los GLUT a la membrana por las desconocidas moléculas adaptadoras de vesículas.

Una vez que la glucosa ha sido introducida por los GLUT, las células, dependiendo del tejido, pueden darla diferente utilidad. El musculo esquelético por ejemplo la utiliza como combustible. En el tejido adiposo el receptor de insulina activa la vía de SREBP (promoviendo la lipogenesis e inhibiendo la degradación de triglicéridos. En los hepatocitos la insulina induce la glucogenogénesis y la síntesis de ácidos grasos. El receptor de membrana de los hepatocitos, activa vía IRS-1 la PI3K que fosforila inositidos. Estos son reconocidos por otras quinasas como AKt que activa multitud de enzimas por fosforilacíón entre las que se encuentran las de la glucogenogénesis. Además de todo esto, la insulina se ha visto implicada en la regulación de un canal de potasio dependiente de ATP aumentando el potasio intercelular. También promueve la captación de aminoácidos, la síntesis proteica y la inhibición de la degradación de estas. Por último, mediante el acoplamiento de SHC, GBR2 y SOS se activa la cascada de MAPK y con ella la proliferación celular⁴. Por lo que se puede concluir con que la insulina indica un estado optimo, activando las enzimas para el anabolismo y la síntesis proteica, el crecimiento, la supervivencia y la proliferación

1. Yip, C. C. and P. Ottensmeyer. Three-dimensional structural interactions of insulin and its receptor.J Biol Chem 278(30): 27329-32 (2003).
2. Lizcano J. M. Alessi D. R. (2002) The insulin signaling pathway. Curr Biol. 12, 236-238.
3. Ogawa W., Matozaki T., kasuga M. (1998) Role of binding proteins to IRS-1 in insulin signaling. Mol. Cell. Biochem. 182, 13-22.
4. Bevan P. (2001) Insulin signaling. J. Cell Sci. 114, 1429-1430

LA CRISIS NOS ESTA AFECTANDO A TODOS... y fundamentalmente a mi tiempo... QUE NO TENGO... en la entrada anterior deje un ensayo sobre la fibosisis quistica que entregue en clase. Hoy os dejo otro sobre la hormona de creciemiento.

Mecanismo de acción de la hormona de crecimiento

La hormona de crecimiento (GH) es llamada también somatotropina u hormona somatotropa. Es una hormona polipeptídica de unos 190 aminoácidos secretada por la adenohipófisis. La estimulación y represión de la secreción es por la hormona liberadora de la hormona de crecimiento y la somatostatina respectivamente, ambas hipotalámicas. La GH es vertida al torrente sanguíneo para ejercer su efecto fisiológico vía receptor especifico de membrana en sus tejidos diana. Está implicada en el control de una gran cantidad de efectos fisiológicos1. Desde hace mucho tiempo se ha sabido que promueve el crecimiento longitudinal y la diferenciación de las células de musculo, hueso y cartílago en los neonatos y la liberación de lípidos del tejido adiposo. A través de la interacción con su receptor, la hormona del crecimiento regula el metabolismo lipidio, de carbohidratos, nitrógeno y minerales. Muchas de las acciones de la GH están llevadas a cabo por la activación de la IGF-I (insuline-like growth factor-I), sintetizada en el hígado 1.

El receptor de la GH fue el primer miembro identificado de la superfamilia de los receptores de citoquinas, perteneciente a la clase I 2. Lo que caracteriza a esta clase I es tener una región extracelular N-terminal seguida de un único paso transmembrana compuesto por 24 aminoácidos ácidos y la región intracelular C-terminal2.
La región extracelular, es la zona de unión del ligando. Tiene homología con dos dominios fibronectina tipo III 2. En la zona N-terminal se encuentran 4 cisteínas conservadas por las cuales se formarían puentes disulfuro y una región extracelular, cerca del dominio transmembrana, WSXWS, que en el receptor de la GH es YGEFS. Esta región no participa directamente en la unión del ligando por lo que es probable juegue un papel estructural2.
En el dominio intracelular de estos receptores no existe o no se ha encontrado un dominio catalítico. Solo se ha visto homología en dos motivos: Box-1 y Box-2, localizados cerca de la membrana involucrados en la señal de transducción1. Box-1 es un dominio rico en prolina presente en todos los receptores de la clase I1. Lo forman aminoácidos hidrofóbicos, por el cual el receptor de la GH se asocia a la quinasa JAK2, fundamental para estimular las funciones celulares 2. Box-2, es menos conocido. Se sitúa a 30 residuos de box-1, formando por unos 15 aminoácidos y consiste en un clúster de aminoácidos ácidos e hidrofóbicos 2. Está presente en la mayoría de los miembros pero solo conservado al 50% 1.
Por estudios de cristalografía se ha determinado un complejo trimérico en la interacción de la hormona con su receptor1. La hormona de crecimiento humano (hGH) por ejemplo, posee dos sitios de unión al receptor2. El proceso comienza con la unión de la primera molécula de receptor y posterior reclutamiento por un epítopo homologo en la GH de la segunda molécula de receptor. La unión de la GH a los dos receptores es considerado el primer paso de la acción de la hormona, crucial para la señal de transducción1.
El receptor de GH no tiene, como otros receptores de citoquinas, actividad tirosin-quinasa intrínseca2. La posibilidad de poder asociarse/activar y/o reclutar tirosinas quinasas citosólicas es fundamental para la propagación la señal intracelular. Jack2 es una tirosina quinasa miembro de la familia de las Jack quinasas principalmente activado por el receptor de GH. Está unido al receptor por Box-1, que es una secuencia homologa a un dominio rico en prolina SH3. No se ha determinado un dominio SH3 en Jack2 por lo que la unión podría estar mediada por un adaptador. La dimerización del receptor por el ligando produce la activación de 2 jack2 (una por molécula de receptor) que se trans-fosforilan en uno o más residuos de tirosina. Una vez activadas las quinasas, estas fosforilan en múltiples residuos de tirosina el dominio citosólico del receptor proporcionando nuevos sitios de reconocimiento por otras moléculas implicadas en la cascada de transducción. Jack2 tiene 48 tirosinas susceptibles a ser fosforiladas lo que sugiere que puede interaccionar con múltiples moléculas. Entre los sustratos de Jak2 existes proteínas de acoplamiento involucrados en la vía de Ras/MAPK implicado en metabolismo, crecimiento y diferenciación, FAK, los STATs que son factores de transcripción para genes entre los que se encuentran mediadores de la propia vía de señalización y el IRS-1 que activa la vía PI3K regulando canales GLUT que permiten la entrada de la glucosa y el metabolismo entre las vías más importantes. Hasta ahora, solo se ha visto un canal de calcio que dependa directamente del receptor, sin mediar jak21.

La contribución de cada una de estas vías sobre la acción fisiología de la GH sigue siendo más o menos incierta puesto que muchos de los agentes implicados son activados por otros factores de crecimiento o citoquinas entrelazándose los mediadores y las rutas3.

La regulación de la acción de la GH es a dos niveles principalmente a nivel de síntesis y secreción en la adenohipofisis y en los órganos diana. En relación con la célula diana, los niveles de receptor en membrana es el factor determinante en la respuesta. Esto depende del tipo celular, así, en hepatocitos son altamente expresados estos receptores. Por el contrario, en hueso, musculo, riñón, glándula mamaria, tejido adiposo o células madre de embriones son expresados en menor medida3.
El preciso control de la señal de transducción de los receptores de citoquinas como el receptor de la GH requiere limitar la magnitud y la duración de la señal a través de una regulación negativa2. Esto comienza previsiblemente quitando de membrana complejo receptor/jak2 mediante una endocitosis en vesículas de clatrina en las caveolas. Para la internalización se ha demostrado que es necesario su ubiquitinación para la posterior la degradación por el proteosoma3.

Más recientemente se han demostrado una familia de proteínas implicadas en la regulación de la señalización. Las SOSCs, una familia proteica de 8 miembros, que contiene un dominio SH2 de unión a fosfotirosinas y otro SOSCs. Estas proteínas se inducen por la vía Jak/STAT y actúan mediante una retroalimentación negativa inhibiendo la vía Jak/STAT por interacción directa con estas o con el receptor. Puede servir estas proteínas como adaptadores para la vía de degradación. Se ha visto que el dominio SOSCs en el extremo C-terminal de las SOSCs es el responsable de dirigir las proteínas a degradación3.


1. Strous Ger J. Van Kerkhof Peter. 2001.The ubiquitin-proteosome pathway and the regulation of growth hormone receptor availability. Mol. Cell. Endocrinology 197; 143-151
2. Tao Zhu, Eyleen L.K. Goh, Graichen Ralph, Ling Ling, E. Lobie Peter. 2002. Signal transduction via the growth hormone receptor. Cell. Signaling. 13; 599-616
3. Flores-Morales Amilcar, Christopher J. Greenhalgh, Gunnar Norstedt, and Rico-Bautista Elizabeth. 2005. Negative Regulation of Growth Hormone Receptor Signaling. Moll. Endocrinology 20(2):241–253