INSULINA

Redactado por
Johnatan Arley Ortiz Jurado             Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia

Jesús David Rengifo Serrano                Universidad Cooperativa de Colombia

Juan David Orozco Hernández            

INSULINA

La estructura de la insulina es diferente entre diversa especie de animales. Sin Embargo, esencialmente es un encadenamiento de la proteína que es similar en gran medida entre animales.

La insulina Humana está la más cercana de estructura y de la función con la insulina (porcina) de la vaca (bovina) o del lingote. La insulina Bovina difiere de ser humano en solamente tres residuos del aminoácido, y de la insulina porcina en uno.

La Insulina de algunos invertebrados e incluso pescados puede ser clínico útil en seres humanos mientras que poseen varias semejanzas.           

Estructura de la Insulina

La insulina Normal que es biológica mente activa es monomérica o existe como única molécula. Tiene dos encadenamientos largos del aminoácido o encadenamientos del poli-péptido. Los encadenamientos son A de cadena con 21 aminoácidos y el encadenamiento B con 30 aminoácidos. 

En la estructura de la insulina se distinguen varios niveles estructurales.

La insulina esta dentro del grupo de las holoproteinas, es decir, de la proteínas que están compuestas solo y exclusivamente por cadenas de aminoácidos, esta misma proteína esta a su vez relacionada con las holoproteinas Globulares cumpliendo su función como hormona.

  

Estructura primaria: durante la biosíntesis de la insulina en el páncreas se sintetizan en primer término una cadena peptídica precursora de 84 residuos, la pro-insulina, luego del plegado de la molécula se forman los 3 puentes disulfuro antes de que los residuos 31 a 63, que constituyen el llamado péptido C, sean separados en forma proteolítica. 

El resto de la molécula que permanece consta de dos cadenas polipeptidica la cadena A(21 residuos), cadena B(30 residuos). uno de los puentes di-sulfuro se encuentran en el interior de la cadena A, los otros dos unen una cadena con la otra.

Estructura secundaria: son regiones de la cadena polipeptidica, estabilizadas mediante puentes de hidrógeno, que tienen una conformación definida. en la insulina predominan las regiones con estructura de hélice α, presentes en el 57% de la molécula, en tanto que el 6% corresponde a las estructuras de hoja plegada β y el 10% a los bucles β. El resto (27%) no tiene estructura definida.

Estructura terciaria: es la conformación plegada tridimencional de una proteina biologicamente activa. En la insulina es compacta y en forma de cuña. El vertice de la cuña esta formado por la cadena B. que en este sitio cambia de direccion.

Estructura cuaternaria: Muchas proteinas se asocian en complejos simetricos (oligomeros) por interacciones no covelentes. los componentes individuales de los oligomeros proteicos (general de 2 a 12) se llaman subunidades o monomeros. la insulina tambien puede adoptar una estructura cuaternaria pero en la sangre se encuentra principalmente como dimero, complejo con simetria binaria. Ademas se pueden encontrar hexameros estabilizados por iones de Zn (de color azul claro) que representan la forma de almacenamiento de la insulina en el pancreas.

El modelo de van der Waals del monómero de la insulina (1) muestra otra vez la estructura terciaria en forma de cuña constituida por la dos cadenas de la insulina. En el segundo modelo (3, abajo) las cadenas laterales de los aminoácidos polares tienen color azul y los residuos no polares son amarillos o de color violeta. Este modelo subraya la importancia del "efecto hidrófobo" en el plagado de la proteína. También en la insulina la mayor parte de las cadenas hidrófobas se localizan en el interior de la molécula, en tanto que los residuos hidrófilos quedan sobre la superficie. En aparente contraposición con esta regla se puede observar varias cadenas laterales apolares (en color violeta) en la superficie de la molécula. Sin embargo, estos residuos participan en interacciones hidrófobas que estabilizan a los dímeros y a los hexámeros es decir, una unidad compuesta por seis insulinas, mientras que su forma activa es la de una hormona monomérica de la insulina. 

El tercer modelo (2, a la derecha) resalta los residuos situados sobre la superficie y que son invariables en todas las insulinas conocidas (en color rojo) o casi invariable (en color naranjado). Se piensas que los aminoácidos que no fueron remplazados por otros residuos durante la evolución son indispensables para la función de esta proteína. En la insulina casi todos estos residuos se localizan en un lado de la molécula y se supone que participan en la unión de la hormona con su receptor.

FUNCIONES DE LA INSULINA:

La función más importante de la insulina es contrarrestar la acción concentrada de varias hormonas que causan hiperglicemia y de mantener niveles de glucosas sanguíneas bajos. Debido a que existen varias hormonas hiperglicemiantes, enfermedades que no se tratan y que están asociadas con la insulina generalmente conducen a  hiperglicemia severa y una disminución de la expectativa de vida.

La insulina posee múltiples funciones. Cuando la insulina se une a su receptor desencadena la autofosforilacion del receptor que genera sitios de ataque para las proteínas sustrato del receptor de insulina (IRS-1-IRS4). Proteínas IRS, a su vez desencadenan la activación de una amplia gama de proteínas transductoras de señal (muy simplificada en la figura). los resultados finales de la activación del receptor de la insulina son muy variadas y en muchos casos del tipo de célula especifico, pero incluye alteraciones en el metabolismo, los flujos de iones, la translocación de proteínas, las tasas de transcripción, y las propiedades de crecimiento de las células de respuesta. Las flechas representan, activación de funciones positivas. T-líneas representa funciones inhibidoras. La mayoría de las abreviaturas se describen en el texto a continuación.

PDE: fosfodiesterasa; GS: glucógeno sintasa; HSL: lipasa sensible a hormonas; ACC: acetil-CoA carboxilasa; ACL: ATP-citrato liasa.

FUNCION, DONDE EJERCE SU FUNCION,

La insulina es una hormona "Anabólica" por excelencia: permite disponer a las células del aporte necesario de glucosa para los procesos de síntesis con gasto de energía. De esta manera, mediante glucólisis y respiración celular se obtendrá la energía necesaria en forma de ATP. Su función es la de favorecer la incorporación de glucosa de la sangre hacia las células: actúa siendo la insulina liberada por las células beta del páncreas cuando el nivel de glucosa en sangre es alto. El glucagón, al contrario, actúa cuando el nivel de glucosa disminuye y es entonces liberado a la sangre. Por su parte, la Somatostatina, es la hormona encargada de regular la producción y liberación tanto de glucagón como de insulina. La insulina se produce en el Páncreas en los "Islotes de Langerhans", mediante unas células llamadas Beta. Una manera de detectar si las células beta producen insulina, es haciendo una prueba, para ver si existe péptido C en sangre. El péptido C se libera a la sangre cuando las células Beta procesan la proinsulina, convirtiéndola en insulina. Cuando solo entre un 10 y un 20 % de las células Beta están en buen estado, comienzan a aparecer los síntomas de la diabetes, pasando primero por un estado previo denominado luna de miel, en el que el páncreas aún segrega algo de insulina.

La insulina tiene una importante función reguladora sobre el metabolismo, sobre el que tiene los siguientes efectos:

·         Estimula la glucogenogénesis.

·         Inhibe la glucogenolisis.

·         Aumenta el transporte de glucosa en el musculo esquelético y en el tejido adiposo.

·         Aumenta la retención de sodio en los riñones.

·         Aumenta la re-captación celular de potasio y amino-ácidos.

·         Disminuye la gluco-secreción hepática.

·         Promueve la glucólisis.

·       Favorece la síntesis de triacilgleceroles (triglicéridos). Para ello, estimula la producción           de acetil-CoA (por ejemplo, al acelerar la glucólisis), y también estimula la síntesis de            ácidos grasos (componentes de los triacilgliceroles) a partir de la acetil-CoA.

·         Estimula la síntesis de proteínas.

SINTESIS

La Insulina se sintetiza en cantidades importantes solamente en células beta en el páncreas. Puesto Que es una proteína o una estructura del polipéptido se sintetiza como la mayoría de las otras proteínas vía la transcripción y la traslación de la DNA en encadenamientos del mRNA y del aminoácido o encadenamientos del polipéptido. La proteína experimenta Después De Eso cambios estructurales para lograr su formulario final.

Pasos De Progresión en síntesis de la insulina

Se traduce la insulina mRNA como un único precursor de cadena llamó preproinsulin. El retiro de su péptido de señal durante la inserción en el retículo endoplásmico genera Después De Eso proinsulin.

Proinsulin consiste en tres dominios:

- Un encadenamiento de la amino-terminal B

- Un encadenamiento carboxitrminal de A

- Un péptido que conecta en el centro conocido como el péptido de C

En el retículo endoplásmico el proinsulin se expone a varias endopeptidasas específicas que recorten el péptido de C. Esto forma el formulario maduro de la insulina. La Insulina y el péptido libre de C pilan de discos en los cuerpos de Golgi en los gránulos secretores que acumulan en el citoplasma.

La insulina es una hormona que actúa en diversos tejidos siendo su misión principal facilitar la entrada en estos de azúcar bien para ser quemada o bien para ser almacenada

Los órganos donde preferentemente actúa la insulina son:

- Hígado. Favorece el almacenamiento de glucosa en forma de glucógeno, favoreciendo así, la formación de proteínas.

- Músculo. Facilita la entrada de la glucosa en célula muscular, contribuyendo al almacenamiento de la glucosa en forma de glucógeno en situación de reposo.

-  Grasa: Facilita la entrada de glucosa en la célula grasa, ayudando a la transformación de glucosa en materia grasa y a su almacenamiento. Evitando la utilización de la grasa como fuente de energía.

Todas las acciones de la insulina van encaminadas, en primer lugar, a facilitar aporte de energía a los tejidos para su buen funcionamiento. En segundo lugar, va a ser la hormona que principalmente va a controlar el almacenamiento de los sustratos ingeridos, para ser luego utilizados en situaciones de ayuno o de estrés.

Es una de las principales hormonas hiperglucemiantes, de tal manera, que el principal mecanismo de su regulación son los niveles de glucosa en sangre, por lo cual un aumento de los niveles de glucosa en sangre aumenta la secreción de insulina y disminuye la secreción de glucagon, mientras que una disminución de la glucosa promueve su secreción (situación de ayuno). El glucagon ejerce sus efectos para mantener los niveles de glucosa en sangre a través de la gluconeogénesis y glucogénolisis.

Dominios y motivos proteicos de la insulina.

El receptor de la insulina es un dímero de pares αβ unidos por enlaces disulfuro. En el caso de la Insulina la dimerización del receptor no es suficiente para su activación. Cuando la Insulina se une a su receptor, los aminoácidos de tirosina de una de las cadenas del receptor (α o β se reubican en la otra cadena, β o α); y solo entonces tiene lugar la fosforilación cruzada.

Un experimento demostró que el receptor de la Insulina y el receptor del Factor de Crecimiento Epidérmico comparten idéntico mecanismo para transmitir la señal a través de la membrana plasmática. Un gen codifica la síntesis de un receptor quimérico tanto para la Insulina como para el Factor de Crecimiento Epidérmico, de tal manera que el dominio extracelular del receptor quimérico procede del receptor para la Insulina, mientras el dominio trans-membrana y el dominio intracelular provienen del receptor para el Factor de Crecimiento Epidérmico. En cualquier caso, la señal se inicia tras la fosforilación cruzada. La tirosina-quinasa puede fosforilar a otras proteínas; y las fosfotirosinas de los receptores fosforilados sirven de anclaje para los dominios SH2 de otras proteínas.

La vinculación de la señal inicial (fosforilación del receptor del Factor de Crecimiento Epidérmico) con la estimulación del crecimiento de las células epidémicas (resultado final de la ruta de señalización) transcurre a través de un conjunto de proteínas adaptadoras. Cuando se produce la fosforilación inicial del receptor, el dominio SH2 de la proteína adaptadora Grb2 se une a fosfotirosinas del receptor tirosina-quinasa. A continuación el complejo, [Grb2↔fosfotirosina] interactúa con una proteína denominada Sos, mediante los dominios SH3 (con elevada densidad del aminoácido prolina). Los dominios SH3, al igual que sucede con los dominios SH2, se hallan involucrados en las interacciones proteína↔proteína. La proteína Sos se une, y activa, a la proteína Ras, una proteína fundamental en el proceso de transducción de señales que pertenece al grupo de las GTPasas.

Resumen de articulo:

En el anterior articulo se evidencia que el tratamiento con ISCI es eficaz y seguro en menores de 6 anos durante periodos prolongados de tiempo a su vez este tratamiento para la hiperglicemia y la hipoglicemia Permite alcanzar los objetivos de buen control metabólico recomendados por la Asociación Americana de Diabetes y la Sociedad Internacional de Diabetes Pediátrica y del Adolescente, sin incremento de efectos adversos.