3. Инсулиновый сигнал активирует фосфатидилинозитол-3-киназу

Инсулин при посредничестве РИ-С1 активирует фосфатидилинозитол-3-киназу (ФИ-3-киназу). ФИ-3-киназа катализирует фосфорилирование ФИ, ФИ-4-Р и ФИ-4,5-Р2 по позиции 3; образуются соответственно ФИ-3-Р. ФИ-3,4-Р2 и ФИ-3,4,5-Р3:

Активация фосфатидилинозитол-3-киназы

Фермент представляет собой гетеродимер, содержащий регуляторную (р85) и каталитическую (р110) субъединицы. В регуляторной субъединице есть два SH2-домена и SH3-домен, поэтому ФИ-3-киназа с высоким сродством присоединяется к РИ-С1. Изолированные домены SH2, полученные из р85 (регуляторной субъединицы), ингибируют образование комплекса с цельной ФИ-3-киназой. Из этого следует, что фермент присоединяет РИ-С1 своей регуляторной субъединицей. При образовании комплекса ФИ-3-киназа активируется.

Активация ФИ-3-киназы является звеном сигнального пути, стимулирующего транслокацию ГЛЮТ-4 из цитозоля в плазматическую мембрану, а следовательно - и трансмембранный перенос глюкозы в мышечные и жировые клетки. Ингибиторы ФИ-3-киназы подавляют и базальное, и стимулированное инсулином потребление глюкозы; в последнем случае ингибируется транслокация ГЛЮТ-4 к мембране. В исследованиях с культурами мышечных клеток получены результаты, позволяющие предполагать следующую цепь событий при стимуляции инсулином потребления глюкозы: РИ-С1  ФИ-3-киназа  ПК-С  транслокация ГЛЮТ-4. Протеинкиназа С in vitro прямо активируется полифосфоинозитидами. Механизм активации in vivo неизвестен.

В жировых клетках активация ФИ-3-киназы инсулином приводит к ингибированию липолиза. Лимитирующей стадией липолиза в адипоцитах является реакция, катализируемая гормончувствительной липазой, которая активна в фосфорилированной форме (цАМФ-зависимое фосфорилирование). При стимуляции инсулином концентрация цАМФ в адипоцитах снижается в результате следующего каскада реакций: фосфорилируется (и активируется) протеинкиназа В (ПК-В), которая фосфорилирует (и тоже активирует) фосфодиэстеразу цАМФ:

При низкой концентрации цАМФ липаза находится в нефосфорилированном неактивном состоянии. Кратко сигнальный путь от инсулина до фофодиэстеразы можно представить так: инсулин/ФИ-3-киназа/ ... /ПК-В/ФДЭ. Промежуточные звенья между ФИ-3-киназой и ПК-В не изучены.

Многие факторы роста стимулируют ФИ-3-киназу, но не влияют на обмен глюкозы. Это указывает на то, что разные сигнальные входы имеют специфические механизмы для использования ФИ-3-киназной системы, чтобы генерировать специфический конечный ответ.

Инсулин и факторы роста, действующие через Тир-киназные рецепторы, активируют ФИ-3-киназы класса 1, построенные из каталитической субъединицы 110 кДа и адапторной субъединицы р85. В инсулинзависимых тканях найдены две формы каталитической субъединицы - р110a и р110b. Известны также две формы адапторной субъединицы, р85a и р85b, с высокой гомологией аминокислотной последовательности и пространственной структуры: каждая из них содержит два SH-домена, два пролин-богатых домена, SH3-домен и Bcr-гомологичный домен. Кроме того, обнаружено несколько укороченных форм адапторной субъединицы: они не содержат SH3-домена, Bcr-гомологичного домена и одного из пролин-богатых доменов. В адипоцитах человека экпрессируется только адапторная субъединица р85a, в то время как в клетках скелетных мышц 7 вариантов: р85a, р85b и пять укороченных. Разные варианты адапторных белков не в одинаковой мере включаются в фосфотирозиновые комплексы при инсулиновой стимуляции. Эти результаты указывают на возможность разветвления сигнального пути вследствие избирателной мобилизации определенного варианта адапторного белка (или определенного набора адапторных белков) в зависимости от природы первичного стимула.