RECEPTOR INSULINY I JEGO ZWI¥ZEK Z RÓﬂNYMI … fileStreszczenie: Insulina, wi„¿„c siŒ do swego receptora, odgrywa niezwykle wa¿n„ rolŒ w utrzymaniu home- ostazy ca‡ego

617RECEPTOR INSULINY I INSULINOOPORNO�Æ POSTÊPY BIOLOGII KOMÓRKI TOM 36 2009 NR 4 (617�648)

RECEPTOR INSULINY I JEGO ZWI¥ZEKZ RÓ¯NYMI FORMAMI INSULINOOPORNO�CI*

INSULIN RECEPTOR AND ITS RELATIONSHIPWITH DIFFERENT FORMS OF INSULIN RESISTANCE.

Aleksandra ROJEK, Marek NIEDZIELA

Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w PoznaniuII Katedra Pediatrii, Klinika Endokrynologii i Diabetologii Wieku Rozwojowego

Streszczenie: Insulina, wi¹¿¹c siê do swego receptora, odgrywa niezwykle wa¿n¹ rolê w utrzymaniu home-ostazy ca³ego organizmu. Receptory insuliny obecne s¹ we wszystkich komórkach krêgowców, co odzwier-ciedla ró¿norodno�æ procesów regulatorowych, w których hormon ten bierze udzia³. Na poziom ekspresjireceptora insuliny mog¹ wp³ywaæ ró¿ne czynniki, w tym sama insulina czy stopieñ rozwoju organizmu, amutacje w receptorze prowadz¹ do rozwoju insulinooporno�ci o ró¿nym stopniu nasilenia, która towarzy-szy takim schorzeniom, jak: cukrzyca, nadci�nienie têtnicze, choroby sercowo-naczyniowe, niewydolno�æserca, zespó³ metaboliczny, a nawet bezp³odno�æ u kobiet. Poznano ju¿ ponad 50 mutacji w genie receptorainsuliny, które zwi¹zane s¹ z rzadkimi postaciami insulinoporno�ci, takimi jak: leprechaunizm, insulino-oporno�æ typu A czy zespó³ Rabsona-Mendenhalla. Analizy molekularne genu receptora insuliny przyczy-niæ siê mog¹ do lepszego zrozumienia molekularnych mechanizmów le¿¹cych u podstaw ró¿nych forminsulinooporno�ci oraz opracowania znacznie lepszych metod leczenia pacjentów.

S³owa kluczowe: receptor insuliny, gen INSR, alternatywny splicing, izoformy receptora insuliny, recep-tory hybrydowe, insulinooporno�æ.

Summary: By binding to its receptor, insulin plays a very important role in maintaining the wholeorganism's homeostasis. Insulin receptors are present in all cells of vertebrates, reflecting the diversity ofregulatory processes in which this hormone is involved. There are many different factors which mayinfluence the level of insulin receptor expression, including the sole insulin or stage of development andmutations in the receptor lead to the development of insulin resistance that differ in the level of severityand is associated with such disorders as diabetes mellitus, hypertension, cardiovascular disorders, heartfailure, metabolic syndrome and even infertility in women. More than 50 mutations in insulin receptorgene have already been known. These mutations are associated with rare forms of insulin resistance likeleprechaunism, insulin resistance type A or Rabson-Mendenhall syndrome. Molecular analysis of insulinreceptor gene may lead to better understanding of molecular mechanisms underlying various types ofinsulin resistance and help to develop much more efficient treatment modalities in patients.

*Praca finansowana w ramach Badañ Statutowych Kliniki Endokrynologii i Diabetologii Wieku Rozwo-jowego, Uniwersytetu Medycznego im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu (502-01-01 104118-06037).

618 A. ROJEK, M. NIEDZIELA

Key words: insulin receptor, INSR gene, alternative splicing, insulin receptor isoforms, hybrid receptors, insulin resistance.

Wykaz stosowanych skrótów: RMS (ang. Rabson-Mendenhall Syndrome) � zespó³ Rabsona-Mendenhalla;INSR (ang. insulin receptor) � gen koduj¹cy receptor insuliny; INSR � transkrypt genu receptora insuliny lubreceptor insuliny; PCOS (ang. polycystic ovary syndrome) � zespó³ policystycznych jajników; SNP (ang.single nucleotide polymorphism) � polimorfizm pojedynczego nukleotydu; EGFR (ang. epidermal growthfactor) � naskórkowy czynnik wzrostu; C/EBPb (ang. CAAT/enhancer binding protein b) � bia³ko wi¹¿¹ce siêz sekwencj¹ wzmacniaj¹c¹ CAAT; TBP (ang. TATA binding protein) � bia³ko wi¹¿¹ce siê z sekwencj¹ TATA;TAFs (ang. TATA associated factors) � czynniki TAF oddzia³uj¹ce z bia³kiem TBP; GRE (ang. glucocorticoidresponse element) � element odpowiedzi na glikokortykoidy; CAT (ang. chloramphenicol acetylotransferase)� acetylotransferaza chloramfenikolu; EMSA (ang. electromobility shift assay) � test retardacji ¿elowej; IR-DBP (ang. insulin receptor DNA binding protein) � bia³ko wi¹¿¹ce siê z DNA genu receptora insuliny; HMGI-Y (ang. high mobility group) � bia³ka o wysokiej ruchliwo�ci elektroforetycznej, strukturalne niehistonowebia³ka chromatyny; HT-FIR (ang. hepatocyte-specific transcription factor of the insulin receptor gene) � specy-ficzny dla hepatocytów czynnik transkrypcyjny bior¹cy udzia³ w tkankowo-specyficznej ekspresji genureceptora insuliny; IGF-I, IGF-II (ang. insulin-like growth factor I, II) � insulinopodobne czynniki wzrostu;ISE (ang. intronic sequence enhancer) � intronowa sekwencja wzmacniaj¹ca; ESE (ang. exonic sequenceenhancer) � egzonowa sekwencja wzmacniaj¹ca; ISS (ang. intronic sequence silencer) � intronowa sekwencjawyciszaj¹ca; ESS (ang. exonic sequence silencer) � egzonowa sekwencja wyciszaj¹ca; 5', 3'UTR (ang. 5',3'untranslated region) � region nieulegaj¹cy translacji odpowiednio na koñcu 5' i 3' transkryptu; pre-mRNA �prekursorowy RNA; BP (ang. branch point) � miejsce rozga³êzienia w intronie; U1snRNP (ang. U-rich 1 smallnuclear ribonucleoprotein particle) � ma³a j¹drowa rybonukleoproteina 1, bogata w reszty uracylu; SF2/ASF(ang. splicing factor 2/alternative splicing factor) � czynnik splicingowy 2/alternatywny czynnik splicingowy;hnRNP-A1, F (ang. heterogenous nuclear ribonucleoprotein A1, F) � heterogenna j¹drowa rybonukleoproteinaA1, F; IRS (ang. insulin receptor substrate) � bia³ko substratowe receptora insuliny; APS (ang. adaptor protein)� bia³ko adaptorowe; PI3K (ang. phosphatidylinositol 3-kinase) � kinaza fosfatydylo-3-inozytolu; PIP2 (ang.phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate) � 4,5-bisfosforan fosfatydyloinozytolu; PIP3 (ang. phosphatidylinosi-tol 3,4,5-triphosphate) � 3,4,5-trifosforan fosfatydylo-inozytolu; GLUT4 (ang. glucose transporter 4) � 4transporter glukozy; Grb-2 (ang. growth factor receptor-binding protein 2) � bia³ko 2 wi¹¿¹ce receptor dlaczynnika wzrostu; ATP (ang. adenosinotrisphosphate) � adenozynotrifosforan; LRR (ang. leucine-rich repeat)� powtórzenie bogate w leucynê; CR (ang. cysteine rich) � region bogaty w reszty cysteiny; FU (ang. furin-like)� region zawieraj¹cy powtórzenia typu furyny; Fn0, Fn1, Fn2 (ang. fibronectin type III) � domeny fibronek-tyny typu 3; TM (ang. transmembrane domain) � domena transb³onowa; JM (ang. juxtamembrane domain) �domena podb³onowa; TK (ang. tyrosine kinase domain) � domena o aktywno�ci kinazy tyrozynowej; CT(ang. carboxyterminal tail) � region karboksyterminalny; ER (ang. endoplasmatic reticulum) � retikulum endo-plazmatyczne; Grp94 (ang. glucose-regulated protein) � bia³ko regulowane glukoz¹ o masie cz¹steczkowej94 kDa; kDa � kilodalton; HSP90 (ang. heat shock protein 90) � bia³ko szoku cieplnego o masie cz¹steczkowej90 kDa; E11+ � izoforma transkryptu receptora insuliny zawieraj¹ca alternatywny egzon 11 lub kodowaneprzez ten transkrypt bia³ko; E11� � izoforma transkryptu receptora insuliny niezawieraj¹ca alternatywnegoegzonu 11 lub kodowane przez ten transkrypt bia³ko; IgG (ang. immunoglobulin G) � immuno-globulina G;Met � metionina; VLDL (ang. very low density lipoproteins) � lipoproteiny bardzo ma³ej gêsto�ci; CGL (ang.congenital generalized lipodystrophy) � wrodzona ca³kowita lipodystrofia; FPL (ang. familial partial lipody-strophy) � wrodzona czê�ciowa lipodystrofia; AGPAT2 (ang. 1-acylglycerol-3-phosphate-O-acyltransferase2) � O-acetylotransferaza 2 1-acyloglicerolo-3-fosforanu; BSCL2 (ang. Berardinelli-Seip Congenital Lipody-strophy type 2) � Berardinelli-Seip wrodzona lipodystrofia typu 2; PPARg (ang. peroxisome proliferatoractivated receptor gamma) � j¹drowy receptor typu gamma aktywowany przez proliferatory peroksyso-mów; ZMPSTE24 (ang. zinc metalloproteinase, STE24 Saccharomyces cerevisiae homologue) � metaloprote-inaza cynkowa, homolog STE24 dro¿d¿y Saccharomyces cerevisiae.

WSTÊP

�cie¿ka sygnalizacyjna zwi¹zana z insulin¹ odgrywa niezwykle wa¿n¹ rolê wutrzymaniu homeostazy ca³ego organizmu, w tym w regulacji gospodarki wêglowoda-

619RECEPTOR INSULINY I INSULINOOPORNO�Æ

nowej, syntezie glikogenu, metabolizmie lipidów i bia³ek, transporcie jonów iaminokwasów, w kontroli cyklu komórkowego, proliferacji i ró¿nicowania komórekczy transkrypcji genów jak równie¿ w syntezie tlenku azotu.

Receptory insuliny obecne s¹ praktycznie we wszystkich komórkach krêgowców,co odzwierciedla ró¿norodno�æ procesów regulatorowych, w których insulina bierzeudzia³. Mimo tego, u cz³owieka stwierdzono, ¿e niektóre czynniki mog¹ wp³ywaæna poziom ekspresji receptora, w tym sama insulina, ale równie¿ glikokortykoidyczy stopieñ rozwoju organizmu. Co wiêcej, splicing transkryptu receptora insulinyrównie¿ podlega regulacji w zale¿no�ci od rozwoju [42,81].

Mutacje w receptorze insuliny prowadz¹ do rozwoju insulinooporno�ci o ró¿nymstopniu nasilenia. Tego typu objawy obserwuje siê w przypadku takich schorzeñ,jak: cukrzyca, nadci�nienie têtnicze, choroby sercowo-naczyniowe, niewydolno�æserca, zespó³ metaboliczny, a nawet bezp³odno�æ u kobiet [152].

Konsekwencje zdrowotne insulinooporno�ci najlepiej obrazuje zespó³ policystycz-nych jajników � PCOS (ang. polycystic ovary syndrome) czy predyspozycja dozachorowalno�ci na niektóre nowotwory, np. piersi, jelita grubego czy trzustki[1,16,28�30,33,41,44,47,55,56,79,89,90,96,102,103,115,116,121,124,156,163].

W jaki sposób insulinooporno�æ predysponuje do zespo³u policystycznych jajników?

Prawie 30 lat temu wykryto, ¿e pacjenci ze skrajn¹ insulinooporno�ci¹ maj¹powiêkszone policystyczne jajniki i hiperandrogenizm pochodzenia jajnikowego [62].Niedawno stwierdzono, ¿e zasadniczo wszystkie zespo³owe postaci insulinooporno�cimaj¹ powiêkszone jajniki [6,97,98,108]. Dziesiêæ lat temu dowiedziono, ¿e metforminazwiêksza owulacjê u pacjentów z powszechnymi postaciami zespo³u policystycznychjajników (PCOS) i od tamtego czasu bardzo silny nacisk zosta³ po³o¿ony na stoso-wanie leków uwra¿liwiaj¹cych na dzia³anie insuliny w leczeniu PCOS [29,30,41,-47,90,115,156]. Tak wiêc insulina jest potencjalnym czynnikiem wzrostowym dlajajnika i silnym bezpo�rednim stymulatorem jajnikowej produkcji androgenów.Powszechnym czynnikiem w skrajnych zespo³ach insulinooporno�ci i czêsto wystêpu-j¹cym PCOS jest wiêc hiperinsulinizm. Dla kontrastu, gonadotropiny s¹ stymulatoremprawid³owego wzrostu jajnika w czasie dojrzewania i stymulatorem produkcjiestrogenów i progesteronu. Jednak¿e, w ¿adnych badaniach zespo³owej insulinoopor-no�ci czy w badaniach powszechnych postaci PCOS nie zosta³a ustalona unikalnarola insuliny jako stymulatora wzrostu jajnika, wtedy gdy poziomy gonadotropin s¹niskie. Badania dowiod³y, ¿e wzrost jajnikowy i steroidogeneza s¹ stymulowaneprawid³owo przez gonadotropiny w czasie dojrzewania, za� hiperinsulinemia stymulujepatologiczny wzrost jajnika i androgenezê przez wszystkie okresy ¿ycia [99]. Insulinastymuluje jajnik niezale¿nie od gonadotropin [6,22,62,97,98,108,109]. Dodatkowo, uniemowl¹t i ma³ych dzieci z leprechaunizmem, powiêkszenie jajników mo¿e byæbardzo skrajne. U zdrowych niemowl¹t z kr¹¿¹cymi gonadotropinami nale¿yoczekiwaæ, ¿e objêto�æ jajników wynosi mniej ni¿ 1 cm3 [2,7,9,59,63,118,157].

U starszych pacjentów z lipodystrofi¹ leczonych leptyn¹ i u pacjentów zautoprzeciwcia³ami do receptora insuliny, obserwowano poprawê funkcji jajnika (tj.


obni¿enie wydzielania androgenów i powrót miesi¹czkowania) jako wynik poprawyinsulinooporno�ci. Jakkolwiek, nie by³o zmiany wielko�ci jajników w grupachstarszych pacjentów [6,97,98]. Hiperandrogenizm u kobiet z PCOS zwi¹zany jest zuogólnionym wzrostem w steroidogenezie, szczególnie w³¹czaj¹c aktywno�æ cyto-chromu P450c17a, kluczowego enzymu w biosyntezie jajnikowych androgenów.Hiperinsulinemia stymuluje bezpo�rednio steroidogenezê jajnikow¹ przez wzrostaktywno�ci P450c17a lub po�rednio przez stymulacjê uwalniania gonadotropin[28,102,103]. Interesuj¹ce, ¿e u m³odszych pacjentów dominuje wzrost jajnika a niewzrost androgenów, podczas gdy u starszych pacjentów oba zjawiska zwykle s¹obserwowane (wzrost jajników i wzrost wydzielania jajnikowych androgenów) [98].

Insulinooporno�æ a nowotwory

Okre�lenie: zespó³ metaboliczny opisuje powi¹zania miêdzy oty³o�ci¹, insulinoopor-no�ci¹ a ryzykiem szeregu chorób przewlek³ych, w tym raka. Wiele z tych powi¹zañnadal nie jest wyja�nionych, jednak¿e wydaje siê, ¿e nocna lipoliza, wtórna dostymulacji wspó³czulnej mo¿e nie tylko powodowaæ insulinooporno�æ, ale równie¿mo¿e byæ odpowiedzialna za hiperinsulinemiê poprzez stymulacjê wydzielania izmniejszenia klirensu insuliny przez w¹trobê. Uzyskane w ten sposób zaburzenia �wzrost nocnego stê¿enia wolnych kwasów t³uszczowych i insuliny � mog¹ wsynergistyczny sposób zwiêkszaæ ryzyko niektórych typów raka [55].

Oty³o�æ i insulinooporno�æ s¹ czynnikami ryzyka rozwoju raka sutka i s¹ zwi¹zanez pó�nym stadium choroby oraz z³¹ prognoz¹. Angiogeneza jest niezwykle istotnaw rozwoju i progresji raka sutka i jest prawdopodobne, ¿e wzmo¿ona w oty³o�ciprodukcja adipocytokin, takich jak: VEGF, HGF, leptyna, TNFa, HBEGF i IL-6wzmaga angiogenezê, podczas gdy stê¿enie adiponektyny, która hamuje angiogenezêjest zmniejszone w oty³o�ci [116]. Oty³o�æ jest niezale¿nym czynnikiem ryzykarozwoju i progresji raka trzustki i na modelu in vivo wykazano, ¿e obni¿one stê¿enieadiponektyny oraz insulinooporno�æ mog¹ prowadziæ bezpo�rednio do zmian wmikro�rodowisku guza i nasilaæ wzrost oraz rozsiew raka trzustki [163].

Do tej pory opisanych zosta³o ponad 50 mutacji genu koduj¹cego receptor insuliny,które zwi¹zane s¹ z rzadkimi postaciami insulinoporno�ci jak leprechaunizm,insulinooporno�æ typu A czy zespó³ Rabsona-Mendenhalla. Dziêki analizom DNA iRNA pochodz¹cego od pacjentów, u których zdiagnozowano te zespo³y chorobowe,mo¿liwe sta³o siê okre�lenie struktury i funkcji receptora w procesie aktywacji bia³ekle¿¹cych na dalszych etapach w �cie¿ce sygnalizacyjnej insuliny. W zale¿no�ci odefektów mutacji dokonano ich podzia³u na 4 grupy czy klasy. Grupa 1 obejmujetakie mutacje, których skutkiem jest obni¿ony poziom transkryptu INSR. Do grupy2 nale¿¹ mutacje prowadz¹ce do zaburzeñ wewn¹trzkomórkowego transportureceptora i jego obróbki potranslacyjnej (np. odciêcia peptydu sygna³owego czyglikozylacji). W grupie 3 znajduj¹ siê mutacje zwi¹zane z defektami w procesiewi¹zania insuliny do receptora, a w klasie 4 skupiaj¹ siê mutacje powoduj¹cezaburzenia w aktywno�ci katalitycznej domeny kinazy tyrozynowej.


Celem niniejszej pracy jest przedstawienie aktualnego stanu wiedzy na tematreceptora insuliny i jego zwi¹zku z ró¿nymi postaciami insulinooporno�ci.

1. GEN KODUJ¥CY RECEPTOR INSULINY (INSR)

Gen koduj¹cy receptor insuliny INSR (Gene ID: 3643) zlokalizowany jest na krótkimramieniu 19 chromosomu w locus 19p13.2®p13.3, ma d³ugo�æ ponad 180 kpz (kiloparzasad) i sk³ada siê z 22 egzonów przedzielonych klasycznymi intronami typu U2 (ryc. 1).

Wiêkszo�æ egzonu pierwszego koduje 27-aminokwasowy peptyd sygna³owykieruj¹cy bia³ko do b³ony komórkowej. Pierwsze 11 egzonów koduje podjednostkêa receptora (ta czê�æ genu obejmuje 90 kpz), podczas gdy kolejne 11 � podjednostkêb i rozpo�ciera siê na d³ugo�ci oko³o 30 kpz [27,57,131,153]. Ju¿ pod koniec lat 80ubieg³ego wieku stwierdzono obecno�æ polimorfizmów pojedynczego nukleotydu SNP(ang. single nucleotide polymorphism) w pozycjach: 20, 421, 465 oraz 519,odpowiednio: GGA (Gly)-GGG (Gly), ATC (Ile)-ACC (Thr), CAG (Gln)-AAG (Lys),GAT (Asp)-GAC (Asp) [131]. Natomiast obecnie w bazie danych NCBI SNP (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=snp&cmd=search&term=; 17.06.2009)zdeponowanych jest w sumie a¿ 1820 polimorfizmów SNP w ludzkim genie INSR,które wystêpuj¹ zarówno w regionie promotorowym genu, jak i w regionachkoduj¹cych, intronach oraz regionach 5' i 3' UTR. Okazuje siê, ¿e cztery z tychpolimorfizmów wi¹¿¹ siê klinicznie z ró¿nymi formami insulinooporno�ci.

Przyk³adowo, Kadowaki i wsp. w 1988 r zidentyfikowali dwa ró¿ne allele genureceptora insuliny u pacjenta z niezwykle ciê¿k¹ postaci¹ insulinooporno�ci �leprechaunizmem. Matczyny allel pacjenta mia³ mutacjê zmiany sensu w egzonie 6(AAG-GAG), której skutkiem by³a zamiana lizyny na kwas glutaminowy wpodjednostce a receptora (Lys460-Glu), podczas gdy w allelu ojcowskim obecnaby³a mutacja wprowadzaj¹ca kodon stop translacji w kodonie 672. Bia³ko powstaj¹cena matrycy skróconego transkryptu pochodz¹cego z tego allelu, nie mia³o wiêcdomeny transb³onowej, jak i ca³ej podjednostki b [60].

Z kolei obecno�æ polimorfizmu AAT-AGT równie¿ w egzonie 6 (Asn462-Ser)stwierdzono u pacjenta, u którego zdiagnozowano insulinooporno�æ oraz acanthosisnigricans [60].

W 1990 Moller i wsp. zidentyfikowali polimorfizm w egzonie 19 podczas badaniacz³onków rodziny, w której u trzech sióstr zdiagnozowano insulinooporno�æ typu A(OMIM ID: 610549), u ojca hiperinsulinemiê (i inne nieprawid³owo�ci) bez wystê-powania acanthosis nigricans, podczas gdy matka by³a osob¹ zdrow¹. W wynikuprzeprowadzenia badañ molekularnych stwierdzono, ¿e ojciec wraz z córkami bylinosicielami mutacji GCA-ACA w kodonie 1134 zmieniaj¹cej wysoce konserwa-tywny w domenach kinaz tyrozynowych aminokwas alaninê, na treoninê. Skutkiemtej mutacji, jak wykaza³y analizy przeprowadzone na transfekowanych komórkachCHO wytwarzaj¹cych zmutowane receptory insuliny, by³a obni¿ona autofosforylacjabia³ka receptorowego po zwi¹zaniu swojego liganda. Natomiast proces dojrzewaniareceptora by³ prawid³owy, podobnie jak jego zdolno�æ wi¹zania insuliny [92].

62

2A

. RO

JEK

, M. N

IED

ZIE

LA

RYCINA 1 � FIGURE 1


Cztery lata pó�niej stwierdzono obecno�æ polimorfizmu SNP w uk³adzie hetero-zygotycznym (CGG-CAG) w egzonie 20 genu INSR u 22 niespokrewnionych kobiet,które cierpia³y na insulinooporno�æ, acanthosis nigricans oraz zespó³ policystycznychjajników (OMIM ID: 610549). Skutkiem opisywanego polimorfizmu SNP by³azamiana aminokwasu argininy w pozycji 1174 na glutaminê (Arg1174-Gln) wdomenie kinazy tyrozynowej w wewn¹trzkomórkowej czê�ci podjednostki breceptora. Obecno�æ tej mutacji stwierdzono u chorej siostry pacjentki, natomiast umatki by³a ona nieobecna. Prawdopodobnie nosicielkami mutacji by³y tak¿e dwiechore ciotki rodziców, dlatego te¿ polimorfizm SNP CGG-CAG (Arg1174-Gln) uwa¿asiê za g³ówn¹ przyczynê dziedziczonej w sposób dominuj¹cy insulinooporno�ci [93].

Dziêki poznaniu budowy egzonowo-intronowej genu INSR mo¿liwe by³o okre�leniefunkcjonalnych i strukturalnych regionów kodowanego przez ten gen bia³ka. I takposzczególne egzony koduj¹: 1 � peptyd sygna³owy, 2 � miejsce wi¹zania insuliny,3 � region bogaty w reszty cysteiny, 4�10 � znaczn¹ czê�æ podjednostki a receptora,11 � stanowi mini egzon podlegaj¹cy alternatywnemu splicingowi, 12�14 �zewn¹trzkomórkow¹ czê�æ podjednostki b, 15 � domenê transb³onow¹ (ang.transmembrane domain), 16 � region pomiêdzy regionem transb³onowym bia³ka adomen¹ kinazy (tzw. domenê podb³onow¹; ang. juxtamembrane domain), 17�21wraz z niewielk¹ czê�ci¹ egzonu 22 � domenê kinazy tyrozynowej, 22 � karboksy-low¹ czê�æ bia³ka. Region obejmuj¹cy egzony 2�5 jest homologiczny doodpowiadaj¹cego mu segmentu ludzkiego genu koduj¹cego naskórkowy czynnikwzrostu EGFR (ang. epidermal growth factor) [131].

2. CHARAKTERYSTYKA REGIONU PROMOTOROWEGOGENU RECEPTORA INSULINY

Region promotorowy genu koduj¹cego receptor insuliny zosta³ okre�lony ju¿ w 1987roku przez grupê Araki [3], a kolejne badania przeprowadzi³a miêdzy innymi grupa Seino[131] (ryc. 2). Rozci¹ga siê on na oko³o 1800 pz powy¿ej kodonu startu translacji ATG,

RYCINA 1. Gen INSR koduj¹cy ludzki receptor insuliny z uwzglêdnieniem dwóch alternatywnych formsplicingowych transkryptu oraz kodowanych przez te transkrypty izoform dojrza³ego bia³ka recepto-rowego: TSS � miejsce inicjacji transkrypcji (ang. transcription initiation site), ATG � start translacji, 5', 3'UTR � region nieulegaj¹cy translacji na koñcu 5' i 3' transkryptu (ang. untranslated region), TAA � kodonstop translacji. 1�22 � egzony, L1, L2 � domeny zawieraj¹ce powtórzenia bogate w leucynê LRR (ang.leucine-rich repeat), CR � region bogaty w reszty cysteiny (ang. cysteine-rich region), Fn0, Fn1, Fn2 �domeny fibronektyny typu III, Ins � insert w domenie Fn1, TM � domena transb³onowa (ang. transmem-brane domain), JM � domena podb³onowa (ang. juxtamembrane domain), TK � domena kinazytyrozynowej (ang. tyrosine kinase domain), CT � region karboksyterminalny (ang. carboxyterminal tail).Czarnymi trójk¹tami zaznaczono miejsca glikozylacji w bia³ku (wg [25,137], zmieniony)FIGURE 1. INSR gene encoding for human insulin receptor with two alternative isoforms of transcriptstogether with encoded proteins. TSS � transcription initiation site, ATG � start of translation, 5', 3' UTR� untranslated regions on 5' and 3' end of transcript, TAA � translation stop codon, 1�22 � exons, L1, L2� domains containing leucine-rich repeats, CR � cysteine-rich region, Fn0, Fn1, Fn2 � fibronectin type IIIdomains, Ins � insert in Fn1 domain, TM � transmembrane domain, JM � juxtamembrane domain, TK �tyrosine kinase domain, CT � carboxyterminal tail. Black triangles stand for glycosylation sites in theprotein (according to [25,137], changed)

62

4A

. RO

JEK

, M. N

IED

ZIE

LA

RYCINA 2. Region promotorowy ludzkiego genu receptora insuliny. Ze wzglêdu na obecno�æ kilku miejsc inicjacji transkrypcji przyjêto numeracjê wzglêdemkodonu start translacji +1 ATG (koduj¹cego metioninê, Met). Podkre�lono sekwencjê Alu. Zaznaczono tak¿e 7 miejsc wi¹zania czynnika transkrypcyjnego Sp1[3]. Start 1, start 2, start 3 � miejsca inicjacji transkrypcji wg [131], start 4 � miejsce inicjacji transkrypcji wg [3]. Czarne strza³ki oznaczaj¹ kierunektranskrypcji, szare � powtórki wprost (ang. direct repeats), a przerywane � odwrotne powtórzenia (ang. inverted repeats). Na schemacie zaznaczono tak¿emiejsca wi¹zania czynników transkrypcyjnych: HMGI-Y, Sp1 oraz C/EBPb wchodz¹ce w sk³ad fragmentu E3 oraz C2 [37] (wg [3,37,131,150], zmieniony)

FIGURE 2. The promoter re-gion of the human insulinreceptor gene. Due to the pres-ence of several transcriptioninitiation sites nucleotidenumbering is relative to thefirst nucleotide of the transla-tion start codon +1 ATG (en-coding for methionine, Met).Alu sequence is underlined. 7Sp1 transcription factor bind-ing sites are also shown [3].Start 1, start 2, start 3 � tran-scription initiation sites ac-cording to [131], start 4 � tran-scription initiation site accord-ing to [3]. Black arrows standfor transcription direction,grey for direct repeats andbroken arrows stand for in-verted repeats. HMGI-Y,Sp1 and C/EBPb transcrip-tion factors binding sites con-tained in E3 and C2 fragmentare also shown [37] (accord-ing to [3,37,131,150],changed)


a¿ do sekwencji Alu. Analiza bioinformatyczna sekwencji nukleotydowej tego regionuwykaza³a, ¿e jest on niezwykle bogaty w reszty GC. Co ciekawe, pozbawiony jest blokuTATA (ang. TATA-box), obecnego w wiêkszo�ci genów transkrybowanych przez RNApolimerazê II, jak równie¿ dystalnego elementu regulatorowego po³o¿onego powy¿ej blokuTATA � bloku CAAT. Cechy te s¹ podobne do cech, jakie wykazuj¹ regulatorowe regionygenów metabolizmu podstawowego ulegaj¹cych ekspresji na sta³ym poziomie (ang.housekeeping genes) jak np. genu koduj¹cego kinazê 3-fosfoglicerynow¹, receptornaskórkowego czynnika wzrostu, fosforybozylotransferazê hipoksantynow¹, deaminazêadenozyny u cz³owieka, a tak¿e genu reduktazy 3-hydroksy-3-metyloglutarylo koenzymu Achomika, czy fosforybozylotransferazy hipoksantynowej myszy [3]. 410�480 pz (par zasad)powy¿ej kodonu start ATG zidentyfikowany zosta³ element wzmacniaj¹cy (ang. enhancerelement) ekspresjê genu. Co wiêcej, w genie receptora insuliny stwierdzono obecno�æ kilkudodatkowych potencjalnych elementów wzmacniaj¹cych wi¹¿¹cych bia³ko C/EBP b (ang.CAAT/enhancer binding protein b), w tym dwóch obecnych w regionie promotorowym ijednego w obrêbie intronu pierwszego oraz miejsc dla innych bia³ek wi¹¿¹cych siê z DNA.

Dodatkowe cechy promotora genu INSR to obecno�æ siedmiu potencjalnych miejscwi¹zania czynnika transkrypcyjnego Sp1 (GGGCGG lub CCGCCC) ulokowanych wpozycjach: -199, -226, -230, -391, -401, -406, -411. W regionie promotorowym znajduj¹siê tak¿e dwie pary odwróconych powtórek: CCGGGCCCG oraz CCCGGGCCGC(w pozycji -37 do -57 oraz -53 do -83), do których mog¹ wi¹zaæ siê czynnikitranskrypcyjne bior¹ce udzia³ w regulacji inicjacji transkrypcji, a tak¿e piêæ powtórekwprost: trzy powtórki CCCGGGCGCAG oraz dwie powtórki CCGCCC [3].

Wiadomo, ¿e czynnik transkrypcyjny Sp1 wzmaga transkrypcjê prowadzon¹ przezRNA polimerazê II, st¹d te¿ ju¿ pod koniec lat 80 ubieg³ego wieku sugerowano, ¿etranskrypcja genu INSR mo¿e zachodziæ w odpowiedzi na jego dzia³anie [3].

Przeprowadzone w kolejnych latach badania pozwoli³y stwierdziæ, ¿e cztery regionybogate w pary GC ulokowane w pozycji -593 do -618 promotora s¹ g³ównymielementami reguluj¹cymi ekspresjê genu INSR w komórkach CHO i COS [4] i ¿e tow³a�nie do nich wi¹¿e siê wspomniany czynnik Sp1, poprzez swoje trzy palce cynkowetypu C

2H

2, obecne na karboksylowym koñcu domeny wi¹¿¹cej siê z DNA [54]. Z

kolei domena aktywuj¹ca ekspresjê, znajduj¹ca siê na koñcu aminowym czynnika Sp1,sk³ada siê z dwóch domen A i B bogatych w glutaminê. Domeny te wchodz¹ winterakcje z czynnikiem transkrypcyjnym RNA polimerazy II � TFIID, sk³adaj¹cymsiê z bia³ka wi¹¿¹cego siê z sekwencj¹ TATA-TBP (ang. TATA binding protein) orazkilkunastu czynników TAFs (ang. TBP associated factors). Jak wykaza³y badania,to w³a�nie czynnik TAFII-110 bezpo�rednio wchodzi w interakcje z bia³kiem Sp1 [54].

Ponadto stwierdzono, ¿e w regionie promotorowym genu INSR znajduj¹ siê miejscawi¹zania dla czynników IRNF-I oraz IRNF-II (ang. insulin receptor nuclear factor)ulokowane w obrêbie regionu -530 do -550 oraz -500 do -520. Jak wykazano, mutacjezmieniaj¹ce miejsca wi¹zania tych bia³ek, znacznie obni¿aj¹ ekspresjê genu receptorainsuliny. Dowodzi to, ¿e oba czynniki s¹ niezbêdne dla prawid³owej jego ekspresji [76].Interesuj¹ce, ¿e adenowirusowe bia³ko E1a, przez zdolno�æ wi¹zania siê z regionamiwi¹¿¹cymi czynnik Sp1, równie¿ mo¿e regulowaæ jego ekspresjê [66].


Za pomoc¹ techniki wyd³u¿ania startera (ang. primer extension) oraz ochronyprzed nukleaz¹ (ang. nuclease S1 mapping/nuclease S1 protection) okre�lonorównie¿ istnienie w pozycji 276, 282 oraz 283 pz powy¿ej kodonu ATG, trzech miejscinicjacji transkrypcji, przy czym przewa¿aj¹c¹ czê�æ stanowi¹ transkrypty rozpoczy-naj¹ce siê w pozycjach 276 i 282 [3]. Podobne do promotora genu INSR cechy,takie jak miêdzy innymi: brak bloku TATA oraz wiele miejsc inicjacji transkrypcji,wykazuj¹ promotory wielu genów metabolizmu podstawowego [58,67,139].

Zaobserwowano, ¿e ekspresja genu INSR ulega podwy¿szeniu pod wp³ywem dzia³aniaglikokortykoidów [84]. Sugeruje siê, ¿e hormony te mog¹ wp³ywaæ na indukcjê transkrypcjiINSR jednak¿e, co intryguj¹ce, analiza sekwencji regionu 5' promotora wykaza³a brakobecno�ci elementów odpowiedzi na glikokortykoidy GRE (ang. glucocorticoid responseelement) [64]. Rubin i wsp., z kolei, w 1980 roku w obrêbie 5' koñca promotora,zidentyfikowali sekwencjê Alu, która, jak siê uwa¿a, mo¿e pe³niæ funkcjê wi¹¿¹c¹ bia³ka, awiêc mo¿e równie¿ potencjalnie wp³ywaæ na regulacjê ekspresji genu receptora insuliny [119].

Zidentyfikowano tak¿e kilka potencjalnie regulatorowych regionów promotora, które wa¿nes¹ dla komórkowo-specyficznej ekspresji bia³ka receptorowego [12,14,145]. Dziêki badaniomtypu odcisk stopy DNazy I (ang. DNase I footprinting) wykazano, ¿e dwa regiony bogate wpary AT, które nazwano fragmentem C2 (-671 do -874) oraz fragmentem E3 (-1661 do -1818) wydaj¹ siê byæ kluczowe dla ekspresji genu INSR w trakcie ró¿nicowania siê miocytówz mioblastów w komórkach miê�niowych BC3H-1 [13]. Do regionów tych, jak stwierdzono,wi¹za³y siê j¹drowe bia³ka wi¹¿¹ce DNA, co ostatecznie wzmaga³o transkrypcjê genu.

Z kolei do�wiadczenia z wykorzystaniem genu reporterowego acetylotransferazychloramfenikolu CAT (ang. chloramphenicol acetylotransferase reporter geneanalysis) wykaza³y, ¿e te sekwencje dzia³a³y raczej jako promotory a nie elementywzmacniaj¹ce transkrypcjê. Autorzy sugerowali wiêc, ¿e bia³ka wi¹¿¹ce siê z tymiregionami odgrywaj¹ decyduj¹c¹ w rolê w regulacji ekspresji genu receptora insulinyw ró¿nych tkankach [13]. Przeprowadzone w kolejnych latach eksperymentywykaza³y, ¿e, w obrêbie tych regionów (C2 i E3) wi¹¿¹ siê bia³ka HMGI-Y (ang.high mobility group), aktywuj¹c w ten sposób transkrypcjê genu INSR [15].Stosuj¹c technikê EMSA (ang. electromobility shift assay) � analizê interakcjiDNA-bia³ko oraz technikê Western z wykorzystaniem bia³ek j¹drowych pochodz¹-cych z komórek linii ludzkich limfocytów IM-9 zidentyfikowano bia³ko, które nazwanoIR-DBP (ang. insulin receptor DNA binding protein) i które by³o wysoce podobnedo bia³ek HMGI-Y. Bia³ko to jest odleg³ym cz³onkiem grupy bia³ek HMG, maj¹cymzdolno�æ wi¹zania siê z DNA poprzez regiony bogate w pary AT w obrêbie ma³egorowka dwuniciowej helisy zmieniaj¹c w tym miejscu konformacjê DNA, w tensposób aktywuj¹c transkrypcjê wielu genów ssaków przez dodatkowe interakcje zlicznymi czynnikami transkrypcyjnymi i ich rekrutacjê do miejsca inicjacji transkrypcji[20,112]. Zaobserwowano, ¿e inhibicja bia³ka HMGI-Y w komórkach, w którychzachodzi ekspresja receptora insuliny na wysokim poziomie, prowadzi do znacznegoobni¿enia jego ekspresji. Natomiast nadekspresja HMGI-Y w komórkach o niskimpoziomie ekspresji INSR prowadzi do wzrostu jego ekspresji [15]. Te obserwacjeprowadz¹ do wniosku, ¿e bia³ko HMGI-Y ma pozytywnie reguluj¹cy wp³yw napoziom ekspresji receptora insuliny, a wiêc jakikolwiek defekt zwi¹zany z tym


bia³kiem mo¿e prowadziæ do zaburzonej funkcji receptora insuliny i dalej zaburzeñ�cie¿ki sygnalizacyjnej w odpowiedzi na ten hormon.

Stwierdzono tak¿e, i¿ niezwykle istotny dla ekspresji genu receptora w adipocytach HIRIN3jest równie¿ region d³ugo�ci 278 pz na 5' koñcu pierwszego intronu tego genu [85].

Natomiast Yoshizato i wsp., w 2001 roku zidentyfikowali element dzia³aj¹cy w cis (-592do -577) oraz czynnik dzia³aj¹cy w trans, które wp³ywaj¹ na ekspresjê genu receptora insulinyw komórkach w¹trobiaka (hepatocarcinoma) HepG2 i w hepatocytach szczura. Owymczynnikiem okaza³o siê j¹drowe bia³ko o masie 35 kDa, które wi¹za³o siê do sekwencji5'-TCCCTCCC-3' (-588 do -581) promotora i które nazwano czynnikiem HT-FIR (ang.hepatocyte-specific transcription factor of the insulin receptor gene).

Mimo ¿e aktywno�æ promotora genu receptora insuliny wi¹¿e siê z regionemoko³o 579 pz od miejsca inicjacji translacji, to jednak sugeruje siê, ¿e ca³y regionpromotorowy jest konieczny dla jego maksymalnej aktywno�ci [14].

Aktywno�æ promotora na pewnym podstawowym poziomie obserwuje siê we wszystkichkomórkach, aczkolwiek znacznie podwy¿szony poziom ekspresji genu INSR stwierdzono wtakich tkankach, jak: miê�nie szkieletowe, w¹troba, tkanka t³uszczowa czy mózg. Sugerujeto istnienie tkankowo-specyficznych czynników reguluj¹cych ekspresjê genu INSR, natomiastró¿nice w poziomie ekspresji w ró¿nych tkankach mog¹ wynikaæ z obecno�ci lub brakutkankowo-specyficznych czynników transkrypcyjnych. Wiadomo, ¿e promotory wielu genów,ulegaj¹cych ekspresji tkankowo-specyficznej s¹ bardzo czêsto pod kontrol¹ ró¿norodnychczynników, nie tylko specyficznych dla danej tkanki, ale równie¿ w powi¹zaniu z ogólnymiczynnikami inicjacji transkrypcji. Te ostatnie, umo¿liwiaj¹ lub wzmacniaj¹ dzia³anie jednegolub kilku czynników transkrypcyjnych specyficznych dla danej tkanki [88].

Grupa Foti w 2003 roku [37] po raz pierwszy wykaza³a, ¿e regulacja ekspresjireceptora insuliny zachodzi dziêki dzia³aniu nukleoproteinowego kompleksu (zwanegoenhansosomem), w sk³ad którego poza wspomnianym ju¿ wcze�niej bia³kiemHMGI-Y wchodzi tak¿e podstawowy czynnik transkrypcyjny Sp1 oraz C/EBPb(bia³ko wi¹¿¹ce siê z sekwencj¹ CCAAT) w komórkach HepG2. Kluczowa w tymkompleksie wydaje siê byæ w³a�nie rola bia³ka HMGI-Y, które jest niezbêdne dlautworzenia aktywnego kompleksu inicjuj¹cego transkrypcjê [37]. Przeprowadzonebadania (zarówno in vitro, jak i in vivo) wykaza³y, ¿e czynnik ten oddzia³uje zbia³kiem Sp1 oraz C/EBPb, co znacz¹co wzmaga aktywno�æ regionu promotorowegogenu INSR i aktywuje transkrypcjê przez RNA polimerazê II [37].

Jakiekolwiek defekty zwi¹zane wiêc z opisanymi powy¿ej czynnikami transkryp-cyjnymi mog¹ wp³ywaæ na ekspresjê genu receptora insuliny i tym samym przyczyniaæsiê do rozwoju insulinooporno�ci, a wiêc braku odpowiedzi organizmu na insulinê.

3. CHARAKTERYSTYKA TRANSKRYPTU RECEPTORA INSULINY

Receptor insuliny po raz pierwszy zidentyfikowany zosta³ w 1971 roku przez grupêFreycheta [39], natomiast sekwencja cDNA odpowiadaj¹ca sekwencji transkryptugenu INSR poraz pierwszy zosta³a okre�lona ju¿ w 1985 roku przez grupê Ullricha[153] oraz Ebina [27]. Badacze ci otrzymali sekwencje ró¿ni¹ce siê swoj¹ d³ugo�ci¹o 36 nukleotydów, które odpowiadaj¹ ró¿nicy 12 aminokwasów w sekwencji


aminokwasowej bia³ka. Przeprowadzone analizy bioinformatyczne tych sekwencjipozwoli³y zaobserwowaæ, ¿e transkrypt genu receptora insuliny podlega zjawiskualternatywnego splicingu, podczas którego wyciêty zostaje egzon 11 (koduj¹cykarboksylowy koniec podjednostki a). Skutkiem tego zdarzenia splicingowego (ang. exonexclusion/exon skipping) powstaje skrócona forma transkryptu zwana wariantemkrótkim (lub wariantem drugim, E11�, A) w odró¿nieniu od jego d³ugiej formyzawieraj¹cej egzon 11 (o d³ugo�ci 36 pz, odpowiadaj¹cy resztom aminokwasowym 717�728) i zwanej wariantem d³ugim (lub pierwszym, E11+, B). Obie formy koduj¹ wiêcró¿nej d³ugo�ci bia³ka sk³adaj¹ce siê z 1382 (wariant 1) i 1370 (wariant 2) resztaminokwasowych [27,153] (ryc. 1). Alternatywny splicing jest procesem tkankowo-specyficznym i jak wykazano, obecno�æ lub brak egzonu 11 zmienia w³a�ciwo�ci bia³kareceptorowego w odniesieniu do powinowactwa receptora do wi¹zania liganda � insuliny.W wyniku przeprowadzenia niektórych badañ na transfekowanych liniach komórkowychstwierdzono istnienie ró¿nic w procesie internalizacji ró¿nych izoform receptorówindukowanym zwi¹zaniem insuliny [48]. Istniej¹ równie¿ doniesienia sugeruj¹ce, ¿eskrócona forma transkryptu ulega ekspresji w leukocytach, a d³u¿sza forma dominujew w¹trobie, adipocytach i miê�niach szkieletowych, natomiast w ³o¿ysku poziom obuform jest podobny. Zaobserwowano, ¿e krótsza forma bia³ka wykazuje dwukrotniewy¿sze powinowactwo do insuliny w porównaniu do bia³ka d³u¿szego o te 12 resztaminokwasowych kodowanych przez alternatywny egzon 11 [91]. Co ciekawe, niektórebadania wykaza³y, ¿e krótsza forma bia³ka wykazuje wzmo¿ony proces internalizacji pozwi¹zaniu liganda, natomiast d³u¿sze bia³ko o obni¿onym powinowactwie do insulinyokaza³o siê, ¿e wykazuje wiêksz¹ aktywno�æ katalityczn¹ w porównaniu z jego krótsz¹form¹ [48]. Stwierdzono tak¿e, ¿e izoforma pozbawiona czê�ci kodowanej przez egzon11 wi¹¿e zarówno insulinê, jak i IGF-II z wysokim powinowactwem, podczas gdyizoforma j¹ zawieraj¹ca wi¹¿e jedynie insulinê [91].

Biologiczne znaczenie istnienia obu form splicingowych receptora nie zosta³o dotej pory w pe³ni wyja�nione, aczkolwiek zaburzenia procesu alternatywnego wycinaniaegzonu 11 i sk³adania dojrza³ego transkryptu INSR, a tym samym zmiana stosunkuobu form w danej tkance mo¿e le¿eæ u podstaw bardzo powa¿nych chorób cz³owieka,mimo i¿ (przynajmniej jak dot¹d) nie zaobserwowano ró¿nic w poziomie ekspresjiobu form mRNA receptora insuliny u pacjentów cierpi¹cych na ró¿ne postaciinsulinoporno�ci w porównaniu do osób zdrowych [130]. Regulacja alternatywnegosk³adania pre-mRNA receptora insuliny jest czynnikiem niezwykle wa¿nym dlaprawid³owego funkcjonowania organizmu. Zaburzenia zwi¹zane z tym mechanizmemwi¹¿¹ siê z licznymi stanami chorobowymi u cz³owieka: cukrzyc¹ typu 2, dystrofi¹miotoniczn¹ i nowotworami [65,70,95,104�106,126].

Ca³kowita d³ugo�æ transkryptu jest ró¿na nie tylko ze wzglêdu na kilka miejsc inicjacjitranskrypcji, ale równie¿ na ró¿n¹ liczbê miejsc poliadenylacji, st¹d te¿ obserwowanotranskrypty o d³ugo�ci od 5400 pz do 9400 pz, z których najliczniejsze mia³y d³ugo�æ6,9 kb oraz 9,4 kb [150]. Interesuj¹ce, ¿e pomimo ma³ych rozmiarów bia³ka, d³ugo�ætranskryptu jest znacz¹ca i uzale¿niona od znacznej d³ugo�ci regionu 3'UTR (4801 pz).Podobne obserwacje dotycz¹ tak¿e transkryptów innych organizmów jak na przyk³adszczura [150]. Mo¿liwe wiêc, ¿e region ten pe³niæ mo¿e pewne funkcje regulatorowe.


Sugeruje siê równie¿, ¿e pewne potranskrypcyjne mechanizmy mog¹ byæ tak¿ezaanga¿owane w kontrolê ekspresji mRNA INSR oraz samego bia³ka.

Mechanizm alternatywnego splicingu pozostaje pod kontrol¹ insuliny, jak równie¿innych czynników hormonalnych oraz rozwojowych. Zmiany w tym procesie, jakwykazano, wi¹za³y siê ze wzrostem wra¿liwo�ci komórek na insulinê, co sugeruje, ¿eregulacja alternatywnego sk³adania mRNA receptora insuliny jest kluczowa dlawra¿liwo�ci receptora na ten hormon i prawid³owej na niego odpowiedzi komórki [71].W wyborze miejsc alternatywnego splicingu zaanga¿owanych jest wiele ró¿norodnychbia³ek oraz dodatkowych czynników, takich jak: drugorzêdowa struktura RNA[8,32,142,143], wielko�æ egzonu, a tak¿e �si³a� alternatywnych miejsc splicingowych[101]. Zmiany w wyborze tych miejsc obserwowane by³y w przypadku licznych genówpodczas ró¿nicowania komórkowego [86], jednak¿e hormonalna regulacja tego procesunie jest zbyt powszechna. Przyk³adowo, zaobserwowano, ¿e glikokortykoidy moduluj¹alternatywny splicing mRNA receptora insuliny w komórkach HepG2, natomiast samainsulina moduluje ten mechanizm w komórkach w¹trobiaka FaO [70,132]. Badaniaprzeprowadzone przez Kosaki i wsp. w 1998 roku pozwoli³y na identyfikacjê miejscwa¿nych dla alternatywnego sk³adania transkryptu INSR. Egzon 11 jest bardzo krótki(36 pz) i otoczony jest d³ugimi intronami (~2,2 kpz i ~7,5 kpz). Okaza³o siê, ¿e intron 10genu receptora insuliny zawiera wszystkie informacje niezbêdne dla prawid³owej selekcjimiejsc splicingowych oraz alternatywnego wyciêcia egzonu 11. W intronie tym znajduj¹siê dwa miejsca rozga³êzienia � BP (ang. branch point), kluczowe dla wyboru miejscsplicingowych. 300 pz powy¿ej egzonu 11 znajduje siê sekwencja Alu. W intronie 10,43 pz powy¿ej miejsca rozga³êzienia znajduje siê tzw. intronowa sekwencja wzmacniaj¹casplicing � ISE (ang. intronic splicing enhancer sequence) oraz intronowa sekwencjawyciszaj¹ca � ISS (ang. intronic splicing silencing sequence), odpowiedzialna zazjawisko exon skipping na jego koñcu 3'. Sekwencja ISE na 5' koñcu intronu 10 zawierasekwencjê o d³ugo�ci 48 pz, bogat¹ w pary GA, niezbêdn¹ dla pozostawienia egzonu11 w dojrza³ej cz¹steczce mRNA [72]. Wykazano równie¿, ¿e sam egzon 11 jestkluczowy dla prawid³owego dzia³ania alternatywnej maszynerii splicingowej [72].

Model wyboru miejsc splicingowych podczas dojrzewania transkryptu receptorainsuliny zaproponowany zosta³ ju¿ w roku 1998 [72]. Zgodnie z nim sekwencja bogataw reszty GA obecna na 5' koñcu intronu 10, tzw. intronowa sekwencja wzmacniaj¹caISE faworyzuje pozostawienie egzonu 11 w dojrza³ym transkrypcie prawdopodobnieprzez bezpo�rednie oddzia³ywanie na miejsce splicingowe 3'. Mo¿liwe, ¿e ze wzglêduna swoje po³o¿enie (ponad 2 kpz powy¿ej miejsca rozga³êzienia BP), mo¿e onaoddzia³ywaæ na s¹siaduj¹ce miejsce splicingowe 5' (UAG:GUCAGGAC) ró¿ni¹cesiê znacz¹co od sekwencji zgodnej (CAG:GUAAGUAU) [72]. W zwi¹zku z tym,wp³yw tego wzmacniacza mo¿e polegaæ na wzmocnieniu si³y oddzia³ywania U1snRNP(ang. U-rich 1 small nuclear ribonucleoprotein particle) � jednego ze sk³adnikówspliceosomu, z miejscem splicingowym 5' [74]. Jednak¿e nie do koñca wiadomo by³o,jaki wywiera³oby to wp³yw na alternatywny splicing egzonu po³o¿onego poni¿ej.Dodatkowo, postulowano udzia³ jednego z bia³ek SR (bogatych w serynê i argininê)zaanga¿owanych w proces dojrzewania transkryptów � bia³ka SF2/ASF przez wi¹zaniesiê do sekwencji bogatych w GA podobnych do tej obecnej na 5' koñcu intronu 10.


W ten sposób bia³ko SF2/ASF mia³oby promowaæ pozostawienie egzonu 11 wdojrza³ym transkrypcie INSR, podobnie jak w przypadku splicingu transkryptu lekkiego³añcucha B klatryny szczura [21]. Bia³ko SF2/ASF mo¿e mieæ równie¿ zdolno�æ dopreferencyjnego wykorzystania proksymalnego miejsca splicingowego 5' lub 3'.Antagonistyczne dzia³anie wykazuje natomiast czynnik splicingowy hnRNP-A1(wi¹¿¹cy siê do sekwencji UAGGGA lub UAGGGU), który promuje wybór dystalnegomiejsca splicingowego. Tak wiêc oba czynniki wykazuj¹ dzia³anie antagonistyczne [19].Na koñcu 5' intronu 10 dodatkowo znajduje siê sekwencja CTTAGGGACC,zawieraj¹ca miejsce wi¹zania wspomnianego wcze�niej czynnika hnRNP-A1 (copodkre�lono). Wiadomo ju¿, ¿e ta nukleoproteina wraz z hnRNP-F zaanga¿owana jestw regulacjê alternatywnego sk³adania transkryptu INSR [148]. Na koñcu 3' intronu10 znajduj¹ siê dwa regiony, które równie¿ bior¹ udzia³ w alternatywnym splicingutranskryptu INSR. Jedna z nich, ulokowana powy¿ej miejsca rozga³êzienia promujeeliminacjê egzonu 11 z mRNA i zwana jest intronow¹ sekwencj¹ wyciszaj¹c¹ splicing(ISS). Interesuj¹ce, ¿e region ten, jak wykaza³a analiza bioinformatyczna, mo¿eprzybieraæ drugorzêdow¹ strukturê spinki do w³osów (ang. stem-loop structure), ajak obecnie wiadomo, drugorzêdowe struktury RNA bior¹ udzia³ w alternatywnymdojrzewaniu mRNA. Drugi region regulatorowy wa¿ny dla alternatywnego sk³adaniatranskryptu INSR obecny jest w samym alternatywnym egzonie 11 i wydaje siê, ¿edzia³a on niezale¿nie w procesie modulacji wyboru miejsca splicingowego 3'. Nie mo¿nawykluczyæ mo¿liwo�ci, ¿e oba regiony wchodz¹ w sk³ad wiêkszego regionu regula-torowego, który z kolei bierze udzia³ w tworzeniu wiêkszej struktury drugorzêdowejwokó³ miejsca splicingowego 3' [72].

Funkcja intronowych i egzonowych sekwencji wzmacniaj¹cych � ISE, ESE orazwyciszaj¹cych � ISS, ESS (ang. intronic splicing silencer, exonic splicingsilencer) w regulacji alternatywnego splicingu polega na wi¹zaniu odpowiednichczynników dzia³aj¹cych w trans, wp³ywaj¹cych z kolei na wybór miejsca splicingo-wego przez spliceosom [11]. Drugorzêdowa struktura pierwotnego transkryptureguluje jego dostêpno�æ dla czynników splicingowych. Dwuniciowe fragmenty RNAspinki do w³osów rozpoznawane s¹ przez niektóre z czynników dzia³aj¹cych w trans,a ca³a utworzona struktura prowadzi do zmiany wzajemnego przestrzennego u³o¿eniaelementów cis, prowadz¹c do zaistnienia dodatkowych mo¿liwo�ci regulatorowych[18,45,53]. Obecnie zdecydowanie wiêcej wiadomo na temat regulacji alternatyw-nego splicingu, w której nadrzêdn¹ rolê pe³ni¹ czynniki regulatorowe dzia³aj¹ce wtrans � wspomniane ju¿ wcze�niej bia³ka SR oraz hnRNP, wykazuj¹ce dzia³anieantagonistyczne. Bia³ka SR wi¹¿¹c siê do sekwencji wzmacniaj¹cych dzia³aj¹ nadrodze aktywacji alternatywnego sk³adania mRNA, hnRNPs z kolei wi¹¿¹c siê dosekwencji wyciszaj¹cych, hamuj¹ ten proces.

Badania nad alternatywnym splicingiem transkryptu receptora insuliny kontynuo-wane by³y w kolejnych latach [133,158], dziêki czemu okre�lono istnienie elementówISE oraz ISS w w intronie 10, jak i doprowadzi³y do lepszego poznania jego mecha-nizmu. Dziêki przeprowadzonym eksperymentom stwierdzono, ¿e w procesach tychbior¹ udzia³ bia³ka SRp20 oraz SF2/ASF, które moduluj¹ aktywno�æ egzonowychelementów wzmacniaj¹cych (ESE). Dodatkowo wykazano, ¿e elementy ESS w


egzonie 11 oraz ISS na 3' koñcu intronu 10 wymagaj¹ zwi¹zania bia³ka CUG-BP1. Podczasgdy nadekspresja bia³ka CUG-BP1 hamowa³a pozostawienie egzonu 11 w dojrza³ymtranskrypcie, nadekspresja bia³ka SRp20 prowadzi³a do wzmocnienia jego pozostawienia[133]. Autorzy sugeruj¹ wiêc, ¿e oba bia³ka mia³yby dzia³aæ antagonistycznie, a ich wzajemnarównowaga jest kluczowa dla regulacji pozostawienia lub eliminacji tego egzonu ztranskryptu [133]. Schemat obrazuj¹cy proponowany mechanizm alternatywnego splicingumRNA receptora insuliny przedstawiono na rycinie 3.

Nie jest jeszcze w pe³ni poznany mechanizm dzia³ania bia³ka SRp20 i SF2/ASF,aczkolwiek postuluje siê, ¿e prowadz¹ one do rekrutacji U1 i U2 snRNPs lubzapobiegaj¹ wi¹zaniu siê bia³ek CUG-BP1. Mo¿liwe, ¿e aktywno�æ jednego czynnika,mo¿e byæ tak¿e regulowana przez obecno�æ drugiego. Proponuje siê nadal, ¿e egzon11 wraz z po³o¿onym powy¿ej traktem polipirymidynowym i sekwencj¹, zawieraj¹c¹miejsce rozga³êzienia BP, tworz¹ du¿ych rozmiarów strukturê drugorzêdow¹ typuspinki, której pojawienie siê hamuje wi¹zanie siê U2AF, SF1 i U2 snRNP blokuj¹cw ten sposób dostêpno�æ miejsca splicingowego 3'. Taka hamuj¹ca splicing rolastruktury drugorzêdowej RNA zosta³a wykazana w innych badaniach dotycz¹cychregulacji wycinania alternatywnego egzonu 7 w genie SMN2 (ang. survival motorneuron 2), jednego z genów zwi¹zanych z zanikiem miê�ni szkieletowych [140].Nak³adaj¹ce siê miejsca wi¹zania dla bia³ka SF2/ASF oraz CUG-BP1 w egzonie

RYCINA 3. Proponowany model alternatywnego splicingu transkryptów ludzkiego receptora insuliny.Opis w tek�cie (wg [72,133], zmieniony)FIGURE 3. Proposed model for human insulin receptor transcripts alternative splicing regulation. See text(according to [72,133], changed)


11 zlokalizowane s¹ w strukturze drugorzêdowej RNA, powy¿ej którego znajduje siêmiejsce wi¹zania bia³ka SRp20. Przypuszcza siê, ¿e zwi¹zanie bia³ka SRp20 i SF2/ASF,zapobiega utworzeniu siê drugorzêdowej struktury RNA typu spinki. Z kolei zwi¹zaniebia³ka CUG-BP1 do swego miejsca wi¹zania oraz sekwencji wyciszaj¹cej po³o¿onejpowy¿ej prowadzi do stabilizacji dwuniciowego odcinka spinki i ostatecznie u³atwiawyciêcie egzonu 11 z transkryptu [133]. Badania molekularne w celu potwierdzenia tychhipotez trwaj¹ obecnie w laboratorium na Uniwersytecie Kalifornijskim.

4. BUDOWA LUDZKIEGO RECEPTORA INSULINY

Dojrza³y receptor insuliny jest glikoprotein¹ i funkcjonuje jako heterotetramer z³o¿onyz dwóch dimerów dwóch podjednostek (d³ugo�ci 1370 lub 1382 reszt aminokwasowychka¿da) po³¹czonych 14 mostkami dwusiarczkowymi. Receptor ten syntetyzowany jestw komórce w postaci niedojrza³ego proreceptora o masie cz¹steczkowej oko³o 180kilodaltonów (kDa). Bia³ko podlega nastêpnie proteolitycznemu ciêciu w obrêbiesekwencji Arg-Lys-Arg-Arg zlokalizowanej na po³¹czeniu podjednos-tek a i buwalniaj¹c w ten sposób monomery a-b. Po³¹czenie a-b mo¿liwe jest dziêki istnieniuwi¹zania dwusiarczkowego, utworzonego pomiêdzy reszt¹ cysteiny w pozycji 647podjednostki a a cystein¹ 872 w podjednostce b. Dwa monomery a-b powi¹zane s¹poprzez wi¹zania Cys-524 miêdzy podjednostkami a [73].

Podjednostki a (d³ugo�ci 731 reszt aminokwasowych i masie cz¹steczkowej Mr=135kDa) stanowi¹ ca³kowicie zewn¹trzkomórkowe domeny wi¹¿¹ce insulinê, podczas gdypodjednostki b (o masie 95 kDa i sk³adaj¹ce siê z 620 reszt aminokwasowych) maj¹region zewn¹trzkomórkowy z³o¿ony ze 194 aminokwasów, 23-aminokwasowy regiontransb³onowy oraz 403-aminokwasowy region skierowany do wnêtrza komórki oaktywno�ci kinazy tyrozynowej [27,57,131,153]. Zarówno podjednostka a, jak izewn¹trzkomórkowy region podjednostki b zawieraj¹ miejsca glikozylacji [131].

D³u¿sza forma splicingowa transkryptu zawieraj¹ca alternatywny egzon 11 kodujebia³ko d³u¿sze o 12 reszt aminokwasowych. Te dodatkowe 12 reszt przypada nakarboksylow¹ czê�æ podjednostki a receptora.

W sekwencji aminokwasowej receptora insuliny wyró¿niæ mo¿na od koñcaaminowego: peptyd sygna³owy (aminokwasy 1�27) oraz sekwencjê bia³ka dojrza³ego(reszty 28�1370 lub 1382). Za peptydem sygna³owym znajduje siê domena L1zawieraj¹ca dwa powtórzenia bogate w leucynê LRR (ang. leucine-rich repeat)(aminokwasy 52�164), stanowi¹ca miejsce wi¹zania insuliny, a za ni¹ region bogatyw reszty cysteiny � CR (ang. cysteine rich) (reszty 179�340) podobny do furyny(ang. furin-like) oraz region FU (reszty 234�281) zawieraj¹cy powtórzenia typufuryny (ang. furin-like repeats). Kolejny region stanowi domena L2 (reszty 359�472), za któr¹ obecne s¹ trzy domeny (Fn0, Fn1, Fn2) fibronektyny typu 3 (ryc.1). W sekwencji aminokwasowej wyró¿nia siê tak¿e charakterystyczne i kluczowepozycje, takie jak: 906 i 920 odpowiedzialne za kontakt miêdzy domenami, 921�922oraz 924�925 stanowi¹ce motyw receptora cytokin, za którymi wystêpuje domenakatalityczna kinazy tyrozynowej d³ugo�ci 287 reszt (1004�1291). Miejsce wi¹zania


ATP znajduje siê w podjednostce b receptora i utworzone jest przez reszty 1020�1021, 1025, 1043, 1045, 1092, 1094, 1098, 1151�1152, 1154, 1165 (Gly-X-Gly-X-X-Gly) [125]. W podjednostce tej wyró¿niæ mo¿na równie¿ kilka miejsc fosforylacji:dwie reszty tyrozyny (Tyr-965 oraz Tyr-972) znajduj¹ce siê w domenie podb³onowejJM (ang. juxtamembrane domain) podlegaj¹ autofosforylacji po zwi¹zaniu insuliny,w �rodku domeny wewn¹trzkomórkowej (w domenie kinazy tyrozynowej) (Tyr-1158-X-X-X-Tyr-1162-Tyr-1163) oraz na karboksylowym koñcu bia³ka (w obrêbie domenyCT) (Tyr-1328 oraz Tyr-1334) [125]. Fosforylacja reszty tyrozyny w pozycji 972prowadzi do utworzenia motywu NPXpX, rozpoznawanego przez domenê PTB bia³ekIRS-1 oraz Shc, jak równie¿ wa¿nego dla internalizacji receptora [160]. Z kolei,jak wykazano, autofosforylacja reszt tyrozyny w regulatorowej domenie kinazy(fosforylacja motywu YXXXYY) jest kluczowa dla indukowanej insulin¹ aktywno�cikatalitycznej receptora oraz jej efektu biologicznego. Dodatkowo, aktywowanadomena KRLB (ang. kinase regulatory loop binding) niezbêdna jest dla interakcjipomiêdzy unikalnym regionem IRS-2 obejmuj¹cym reszty 591�768 a receptoreminsuliny [125]. Natomiast reszty 1034�1037, 1115, 1117, 1157�1158, 1283, 1288stanowi¹ tzw. niekatalityczne miejsce wi¹zania PTP1B, a aminokwasy w pozycjach1151, 1180, 1182�1184, 1186�1187, 1196�1197, 1199, 1230 stanowi¹ miejsce wi¹zaniabia³ka substratowego. Pêtla aktywacyjna (ang. A-loop) znajduje siê w pozycji 1164�1185 bia³ka. Z kolei reszty 1171, 1173�1174, 1176�1177 bior¹ udzia³ w utworzeniumiejsca interakcji z domenami SH2 bia³ek docelowych.

Zwi¹zanie insuliny z podjednostk¹ a najprawdopodobniej zbli¿a obie podjednostkido siebie. To zdarzenie z kolei, umo¿liwia zwi¹zanie ATP przez podjednostkê b orazwyzwala nastêpnie autofosforylacjê reszt tyrozyny w autokatalitycznych podjednost-kach b, po czym dochodzi do kaskady fosforylacji i aktywacji bia³ek docelowych,które bior¹ udzia³ w regulacji interakcji bia³ko-bia³ko oraz aktywno�ci enzymatycz-nych. W ten sposób fosforylacja i aktywacja substratowych bia³ek IRS (ang. insulinreceptor substrate) IRS-1 oraz IRS-2 prowadzi do zwi¹zania i aktywacji innychbia³ek zawieraj¹cych domeny SH2 (ang. Src homology 2), takich jak: bia³ko Shcoraz bia³ko adaptorowe APS (ang. adaptor protein) [149]. Aktywacja tych bia³ekwyzwala nastêpnie kaskadê sygnalizacji komórkowej, która prowadzi do akumulacjiefektorów komórkowych i transdukcji sygna³u insulinowego w komórce.

Regulacja transportu glukozy do komórek oraz wiêkszo�æ innych efektówmetabolicznych dzia³ania insuliny odbywa siê za po�rednictwem kinazy fosfatydylo-3-inozytolu (PI3K) wskutek zwi¹zania jej regulatorowej podjednostki p85 doufosforylowanych reszt tyrozyny bia³ka IRS-1, co prowadzi z kolei do zmianykonformacyjnej i aktywacji jej podjednostki katalitycznej p110, a nastêpnie przemiesz-czenia ca³ego enzymu do b³ony komórkowej. Kinaza PI3K katalizuje fosforylacjê4,5-bisfosforanu fosfatydyloinozytolu (PIP2) do 3,4,5-trifosforanu inozytolu (PIP3),który uczestniczy w procesie aktywacji kinazy bia³kowej B (PKB) zwanej równie¿kinaz¹ AKT. Bezpo�rednia interakcja cz¹steczki PIP3 z domen¹ PH kinazy AKTprowadzi do przemieszczenia siê enzymu do b³ony komórkowej, gdzie ulega aktywacjiprzez kinazê fosfatydyloinozytoli PDK-1. Kinaza AKT z kolei, odpowiedzialna jestza fosforylacjê ró¿norodnych bia³ek komórkowych zaanga¿owanych w ró¿ne �cie¿ki


metaboliczne i reguluj¹cych wzrost i proliferacjê komórki [1,33]. Enzym ten, poprzezinhibicjê kinazy GSK-3 wzmaga syntezê glikogenu, a wp³ywaj¹c na kinazê mTOR(ang. mammalian target of rapamycin), indukuje z kolei syntezê ró¿norodnychbia³ek komórkowych. Kinaza AKT odpowiedzialna jest równie¿ za �prze¿ycie�komórki dziêki blokowaniu kilku czynników proapoptycznych, takich jak np. czynnikBad czy czynniki transkrypcyjne z rodziny Forkhead. �cie¿ka sygnalizacyjna zwi¹zanaz kinaz¹ PI3K/AKT równie¿ obejmuje translokacjê b³onowego transportera glukozyGLUT4, który przemieszcza cz¹steczki glukozy do wnêtrza komórek. Efektymitogenne dzia³ania insuliny wi¹¿¹ siê natomiast z aktywacj¹ nie tylko �cie¿ki kinazyAKT, ale równie¿ kinaz Ras/MAPK [43,159].

Ufosforylowane i aktywowane wspomniane ju¿ wcze�niej bia³ko Shc wi¹¿e siê dokompleksu bia³ka Grb2/SOCS (ang. growth factor receptor-binding protein 2), aprzemieszczenie bia³ka SOCS do b³ony komórkowej umo¿liwia jego interakcjê z zakotwiczon¹w b³onie kinaz¹ Raf i jej aktywacjê. Nastêpnie aktywne bia³ko Ras aktywuje kinazê Raf,po czym dochodzi do dalszej aktywacji kaskady fosforylacji kinaz MAP oraz ERK[44,69,127,155]. W kolejnym etapie szlaku sygnalizacyjnego kinazy ERK ulegaj¹ translokacjido j¹dra komórkowego, gdzie dochodzi do aktywacji czynników transkrypcyjnych, takich jak:c-jun, c-fos, c-myc oraz c-fos. Odpowiedzi¹ komórki na sygna³ insulinowy jest wiêc równie¿indukcja ekspresji genów zwi¹zanych z procesami proliferacji [46,69,146].

Nastêpnym etapem jest internalizacja receptorów, z których czê�æ z powrotemkierowana jest do b³ony komórkowej w pêcherzykach okrytych klatryn¹, podczasgdy inne ulegaj¹ degradacji w lizosomach [3,122].

Tkankowo-specyficzny alternatywny splicing transkryptu receptora insulinyprowadzi do powstania dwóch w pe³ni funkcjonalnych form receptora, a w ró¿nychtkankach ró¿ny jest stosunek jednej formy do drugiej.

Aminowy koniec bia³ka (kodowany przez egzony 1�2) oraz domeny bogate wreszty cysteiny (kodowane przez egzony 3�5) wraz z karboksylowym koñcemprzypadaj¹cym na reszty 704�719 s¹ odpowiedzialne za wi¹zanie insuliny z wysokimpowinowactwem [73], a obecno�æ 12-aminokwasowej sekwencji kodowanej przezalternatywny egzon 11 moduluje si³ê wi¹zania liganda.

Dojrzewanie prekursorowego bia³ka receptorowego zachodzi kotranslacyjnie naterenie retikulum endoplazmatycznego ER (glikozylacja, tworzenie i rearan¿acjawi¹zañ dwusiarczkowych oraz homodimeryzacja). Prekursor jest nastêpnie proteo-litycznie ciêty na terenie sieci trans aparatu Golgiego do postaci dojrza³ej, któratransportowana jest do powierzchni komórki [122]. Rosn¹cy ³añcuch polipeptydowyreceptora insuliny wnika do �wiat³a retikulum przez translokon Sec61 [5]; w tymczasie oligosacharydowy rdzeñ Glc3Man9GlcNAc2, jest kotranslacyjnie dodawanydo bia³ka w drodze N-glikozylacji przez transferazê oligosacharydow¹. Rdzeñ tenulega nastêpnie skróceniu dziêki aktywno�ci glikozydazy I oraz II [31,52,120].Nastêpnie, w dojrzewaniu receptora bior¹ udzia³ dwa bia³ka �wiat³a ER � kalneksynaoraz kalretikulina, stanowi¹ce tzw. system kontroli jako�ci prawid³owego lubnieprawid³owego fa³dowania bia³ka. Dodawanie kolejnych jednostek cukrowcowychoraz skracanie oligosacharydu nastêpuje w³a�nie z udzia³em tych enzymów. Niepra-wid³owo zwiniête glikoproteiny s¹ kierowane transportem retrogradowym ze �wiat³a


retikulum z powrotem do cytoplazmy, gdzie podlegaj¹ w nastêpnej kolejno�ci ubikwi-tynozale¿nej degradacji proteolitycznej przez proteasom 26S [5]. W prawid³owymdojrzewaniu bia³ka uczestniczy równie¿ cytoplazmatyczne bia³ko HSP90 oraz bia³koregulowane glukoz¹ Grp94 o masie cz¹steczkowej 94 kDa � Grp94 (ang. glucose-regulated protein), bêd¹ce homologiem HSP90 rezyduj¹cym na terenie �wiat³a ER.Bia³ko to zapewnia prawid³owe dojrzewanie innych bia³ek oraz translokacjê cz¹steczeksygna³owych, np. hormonów steroidowych, receptorów czynników wzrostu i innych [17].

5. IZOFORMY RECEPTORA INSULINYORAZ RECEPTORY HYBRYDOWE INSR/IGF-1R

Jak wspomniano wcze�niej istniej¹ dwie izoformy receptora insuliny, które ró¿ni¹siê brakiem (E11�) lub obecno�ci¹ (E11+) 12-aminokwasowego odcinka na karboksy-lowym koñcu podjednostki a, kodowanego przez alternatywny egzon 11 [27,153].Obie izoformy s¹ wiêc kodowane przez dwa ró¿ne rodzaje transkryptów, którepowstaj¹ za pomoc¹ mechanizmu alternatywnego splicingu.

Uwa¿a siê, ¿e te dwie ró¿ne formy receptora insuliny s¹ zró¿nicowane zarównopod k¹tem immunologicznym, jak i funkcjonalnym [83,94,123,134�136,154,161,162].W 1988 roku Sakata i wsp. zasugerowali, ¿e karboksyterminalna domena podjednost-ki a izoformy E11+, odpowiadaj¹ca resztom 705�731 jest g³ównym miejscemautoantygenowym [123]. Z kolei grupa Sesti wykaza³a, ¿e frakcja IgG, izolowanau pacjentów cierpi¹cych na autoimmunologiczn¹ hipoglikemiê (autoprzeciwcia³askierowane przeciwko receptorowi insuliny) hamowa³a wi¹zanie insuliny przezreceptory ulegaj¹ce ekspresji w komórkach transfekowanych form¹ E11�, ale niemia³a wp³ywu na wi¹zanie insuliny przez komórki transfekowane form¹ E11+ [134].Dwa lata pó�niej zaobserwowano, ¿e przeciwcia³o skierowane przeciw aminowemuregionowi kodowanemu przez egzon 11 by³o zdolne do hamowania wi¹zania insulinyprzez formê E11+ bez wp³ywu na wi¹zanie przez formê E11� [135]. Równie¿ badaniaprzeprowadzone przez trzy kolejne grupy badaczy, z wykorzystaniem transfeko-wanych komórek ssaczych, w których osobno zachodzi³a ekspresja dwóch formreceptora insuliny wykaza³y, ¿e ich powinowactwo do liganda jest ró¿ne. Stwierdzono,¿e forma E11� wi¹¿e oko³o dwa razy silniej insulinê ni¿ bia³ko kodowane przezizoformê transkryptu z egzonem 11 [94,161,162]. Ta ró¿nica w powinowactwiereceptora do swego liganda odpowiada zmianom dzia³ania metabolicznego i mitogen-nego insuliny [83]. Co wiêcej, izoforma E11� wydaje siê, ¿e cechuje siê wiêkszymstopniem internalizacji i recyklizacji w komórce [154,161]. W niektórych przypadkach,badania wykorzystuj¹ce transfekowane komórki ssaków, w których zachodzi³aekspresja osobno dwóch ró¿nych form receptora, wykaza³y obni¿ony poziom eks-presji formy E11�, indukowany insulin¹ [162]. Z kolei Frasca i wsp. [38] wykazali,¿e izoforma E11� mo¿e wi¹zaæ insulinopodobny czynnik wzrostu II (IGF-2).Stwierdzono, ¿e IGF-2 wi¹¿e siê do receptora E11� z do�æ wysokim powino-wactwem (ok. 40% warto�ci obserwowanych dla insuliny), ale nie ma zdolno�ciwi¹zania siê z receptorem E11+. Co wiêcej, zwi¹zanie IGF-2 z receptorem insulinywywo³uje w komórce raczej skutki mitogenne ni¿ metaboliczne [38].


.

Jak wspomniano wcze�niej, ekspresja dwóch form mRNA koduj¹cych dwie izoformyreceptora insuliny jest komórkowo-, tkankowo- i rozwojowo-specyficzna [38,91,130,135,136].Skrócona izoforma receptora powstaje w komórkach hematopoetycznych oraz nerwowych,z kolei w ³o¿ysku, nerkach, tkance t³uszczowej oraz w miê�niach szkieletowych ekspresjiulegaj¹ obie formy bia³ka, natomiast w w¹trobie dominuje izoforma E11+ [91,130,135,136].Co wiêcej, skrócona forma receptora ulega ekspresji g³ównie w tkankach p³odu, takichjak: nerki, miê�nie szkieletowe, w¹troba oraz fibroblasty [38].

Ró¿nicowanie komórek równie¿ ma wp³yw na ekspresjê okre�lonej formy mRNAkoduj¹cego receptor insuliny u cz³owieka. Przyk³adowo, w przypadku nowotworuokrê¿nicy czy piersi, przewa¿a forma E11�, przez co wzrasta mo¿liwo�æ regulowaniawzrostu komórkowego przez IGF-2 [38,128].

Badania in vivo [104] oraz in vitro [105] przeprowadzone przez grupê Norgrenaw 1994 roku wykaza³y, ¿e zjawisko alternatywnego splicingu transkryptu receptorainsuliny mo¿e podlegaæ regulacji hormonalnej oraz metabolicznej.

Krótka 12-aminokwasowa sekwencja bia³ka kodowana przez egzon 11, modulujewiêc powinowactwo receptora insuliny do swego liganda prawdopodobnie wspólniez innymi regionami receptora, tworz¹c odpowiedni¹ trójwymiarow¹ strukturê jegomiejsca wi¹zania. Niewykluczone, ¿e obecno�æ tego regionu mo¿e wp³ywaæ na innefunkcje tego niezwykle wa¿nego bia³ka w komórce.

Podczas gdy receptor insuliny wystêpuje w dwóch alternatywnych formachsplicingowych E11+ i E11�, receptor dla IGF-1 wystêpuje tylko w formie E11�.

Zarówno receptor insuliny INSR, jak i receptor insulinopodobnego czynnika wzrostu 1IGF-1R nale¿¹ do podklasy II kinaz tyrozynowych, które cechuj¹ siê wysok¹ homologi¹sekwencji i funkcji [27,153]. W przeciwieñstwie jednak do innych kinaz tyrozynowych,których dimeryzacja aktywowana jest przez zwi¹zanie odpowiedniego liganda, obareceptory INSR i IGF-1R obecne w b³onie stanowi¹ ju¿ dimery w postaci b-a-a-b.Dimeryzacja proreceptorów zachodzi potranslacyjnie na terenie retikulum endoplaz-matycznego, gdzie wprowadzane s¹ mostki dwusiarczkowe stabilizuj¹ce strukturê bia³kareceptorowego, przed proteolitycznym ciêciem na podjednostki a i b [107].

Zewn¹trzkomórkowe czê�ci receptora insuliny oraz IGF-1 zawieraj¹ 6 struktu-ralnych domen. W aminowej czê�ci domeny a wyró¿nia siê domeny L1, L2,otaczaj¹ce region bogaty w reszty cysteiny, natomiast w czê�ci karboksylowejznajduj¹ siê 3 domeny fibronektyny typu 3. Ta czê�æ bia³ka stanowi miejsce rozciêciapodjednostek a i b. Pomimo swojej symetrycznej budowy, receptor insuliny wi¹¿etylko jedn¹ cz¹steczkê liganda [82,87].

Insulina bierze udzia³ w regulacji stê¿enia glukozy, metabolizmie lipidów w miê�niach,w¹trobie i tkance t³uszczowej, natomiast IGF-1 pe³ni funkcje kontroluj¹ce wzrostwiêkszo�ci komórek. Badania typu cross-reaction wykaza³y, ¿e oba receptory maj¹niskie powinowactwo do homologicznego hormonu, st¹d te¿ sugeruje siê, ¿e wwarunkach fizjologicznych receptory powinny odpowiadaæ jedynie na obecno�æ swojegow³asnego liganda. Mimo to, w pewnych warunkach, insulina mo¿e pe³niæ funkcjeregulatora wzrostu, a IGF-1 mo¿e wywo³ywaæ efekty metaboliczne podobne do dzia³aniainsuliny. Oba receptory cechuje wysoka homologia sekwencji aminokwasowej; co wiêcej,pozycje wiêkszo�ci mostków dwusiarczkowych bior¹cych udzia³ w interakcji dwóch


podjednostek a obu bia³ek równie¿ s¹ konserwatywne. St¹d te¿ sugerowano, ¿e mog¹powstawaæ hybrydowe formy receptorów INSR/IGF-1R z³o¿one z heterodimerów a/breceptora insuliny oraz heterodimeru a/b receptora IGF-1R w komórkach i tkankach,w których ulegaj¹ ekspresji obie formy receptorów (ryc. 4) [10].

Wykazano, ¿e tego typu hybrydowe formy receptorów wi¹¿¹ IGF-2 z powino-wactwem podobnym do receptorów dla IGF-2, natomiast powinowactwo takich formreceptorów do insuliny jest mniejsze ni¿ w przypadku receptora insuliny [75,144].Ponadto, mieszane receptory zachowuj¹ siê bardziej jak receptory IGF-2 ni¿ jakreceptory insuliny w kontek�cie autofosforylacji bia³ka, jego internalizacji i degradacji[129]. Rozmieszczenie hybrydowych receptorów jest ró¿ne w zale¿no�ci od tkanki;przyk³adowo znaczny ich procent obserwowano w ludzkich tkankach, takich jak:³o¿ysko, miê�nie szkieletowe, tkanka t³uszczowa, erytrocyty, leukocyty oraz fibroblasty[34]. Jak do tej pory nie zosta³y zdefiniowane jeszcze czynniki, które reguluj¹powstawanie takich mieszanych receptorów in vivo. Proponuje siê, ¿e tworz¹ siêone w sposób przypadkowy z tak¹ sam¹ wydajno�ci¹ i w proporcjach zdetermino-wanych przez stê¿enia molarne poszczególnych form. Ze wzglêdu na to, ¿e insulina,jak i IGF-1 reguluj¹ ekspresjê genów w³asnych receptorów, zmiany wynikaj¹ce zezmian w liczbie receptorów insuliny i/lub IGF-1 indukowane przez hormony mog¹modyfikowaæ liczbê mieszanych form receptorów. Zaobserwowano, ¿e w miê�niachszkieletowych osób, u których wystêpowa³ guz trzustki (insulinoma) i stwierdzonohiperinsulinemiê, liczba receptorów hybrydowych by³a podwy¿szona, co korelowa³oz wyra�nie podwy¿szonym poziomem insuliny we krwi oraz spadkiem liczbyreceptorów insuliny [35]. Inne badania z kolei wykaza³y podwy¿szony poziomreceptorów hybrydowych w miê�niach szkieletowych osób oty³ych o wysokimpoziomie insuliny na czczo i obni¿onym stê¿eniu IGF-1 we krwi. Stosunek mieszanychform korelowa³ ze spadkiem liczby receptorów insuliny i ze wzrostem receptorówdla IGF-1 [36]. Powy¿sze obserwacje sugeruj¹, ¿e zmiany w poziomie insulinywp³ywaj¹ na obni¿ony poziom ekspresji receptorów insuliny, wzrost poziomu ekspresjireceptorów dla IGF-1 oraz wzrost liczby receptorów hybrydowych. Receptorymieszane wi¹¿¹ IGF-1 z wysokim powinowactwem, a wiêc mog¹ byæ one wwarunkach fizjologicznych aktywowane raczej przez IGF-1 ni¿ przez insulinê,wywo³uj¹c w ten sposób efekt raczej mitogenny ni¿ metaboliczny (ryc. 4).

Obie izoformy receptora insuliny wi¹¿¹ z podobn¹ wydajno�ci¹ insulinê (izoformaE11� oko³o 2 razy silniej ni¿ izoforma E11+), natomiast forma E11� wi¹¿e oko³o 10razy silniej IGF-1 i IGF-2 w porównaniu z form¹ E11+ [161]. Oba rodzaje receptorówwi¹¿¹ jedn¹ cz¹steczkê liganda z wysokim powinowactwem i drug¹ z niskim,natomiast stopieñ dysocjacji liganda od receptora zale¿y od jego stê¿enia [23,24].

6. DEFEKT RECEPTORA INSULINYJAKO PRZYCZYNA RZADKICH ZESPO£ÓW CHOROBOWYCH

Insulinooporno�æ jest jednym z najczê�ciej spotykanych zaburzeñ gospodarkihormonalnej oraz g³ówn¹ przyczyn¹ hiperglikemii u pacjentów z cukrzyc¹ typu 2.


Najczê�ciej jest ona zwi¹zana z defektem dzia³ania insuliny na dalszych etapach�cie¿ki transdukcji sygna³u hormonalnego [100]. Nieliczne przypadki insulinooporno�cizwi¹zane s¹ natomiast z defektem dzia³ania receptora insuliny (tab. 1).

Jednym z takich zespo³ów jest zespó³ Rabsona-Mendenhalla � RMS (ang. Rabson-Mendenhall Syndrome), po raz pierwszy opisany w 1956 roku [113,114]. Jak dot¹d, nie zdo³anow pe³ni okre�liæ pod³o¿a genetycznego tej niezwykle rzadkiej, dziedziczonej w sposób autosomalnyrecesywny choroby, poza mutacjami w genie koduj¹cym receptor insuliny. Do dnia dzisiejszegoopisano jedynie kilkana�cie przypadków pacjentów z tym zespo³em, do któregocharakterystycznych objawów nale¿y miêdzy innymi ciê¿ka insulinooporno�æ rozwijaj¹ca siêju¿ we wczesnym wieku dzieciêcym, wynikaj¹ca z niej cukrzyca, a tak¿e rogowacenie ciemneskóry (acanthosis nigricans), u pacjentów p³ci ¿eñskiej torbielowato�æ jajników oraz wirylizacja.Inne objawy to leprechaunizm [78], zmiany w uzêbieniu (dysplazja), zaburzenia rozwojufizycznego, przyspieszone dojrzewanie p³ciowe, hiperplazja szyszynki oraz zmiany w wydzielaniuprzez ni¹ melatoniny [22,49,68]. Ponadto objawom tym towarzyszy opó�nione wzrastanie,trudno�ci w czynno�ciach motorycznych oraz mowie, zaburzenia s³uchu, szybki wzrost paznokci,nadmierne ow³osienie cia³a i inne [50,80]. Czêsto obserwuje siê równie¿ nieprawid³owo�ci wrozwoju nerek [50]. W wyniku niezwykle ciê¿kiej insulinooporno�ci i w nastêpstwie kwasicyketonowej pacjenci umieraj¹ w m³odym wieku, w pierwszej lub drugiej dekadzie ¿ycia [152].

RYCINA 4. Receptor insuliny, IGF-1 oraz receptor hybrydowy INSR/IGF-1R z uwzglêdnieniemprzy³¹czanych cz¹steczek sygna³owych oraz wywo³anego efektu metabolicznego lub mitogennego wkomórce (wg [137], zmieniony)FIGURE 4. Insulin receptor, IGF-1 receptor and hybrid receptor INSR/IGF-1R together with bindedligands and metabolic or mitogenic effects caused inside the cell (according to [137], changed)


Znane s¹ liczne homozygotyczne i heterozygotyczne mutacje w genie INSRzidentyfikowane u pacjentów z zespo³em Rabsona-Mendenhalla, powoduj¹ce utratê funkcjireceptora w obrêbie zewn¹trzkomórkowej domeny wi¹¿¹cej ligand oraz w domeniewewn¹trzkomórkowej o aktywno�ci kinazy tyrozynowej. W pierwszym przypadku dochodzido spadku lub ca³kowitego braku wi¹zania insuliny przez bia³ko receptorowe, w drugimnatomiast � do zaburzeñ w transdukcji sygna³u insulinowego w komórce.

Poza zespo³em Rabsona-Mendenhalla, z mutacjami w obrêbie genu INSR wi¹¿¹siê równie¿ inne postaci insulinooporno�ci o ró¿nym stopniu nasilenia (tab. 1).

W przypadku insulinooporno�ci typu A, obserwowanej u kobiet, cukrzyca mo¿erozwin¹æ siê jako rezultat obni¿onej ekspresji genu koduj¹cego receptor insuliny lubzaburzenia w jego funkcjonowaniu [150]. Do charakterystycznych, poza cukrzyc¹,dodatkowych objawów tej choroby nale¿¹: cechy hiperandrogenizmu, wirylizacja,hirsutyzm, zaburzenia cyklu miesi¹czkowego i p³odno�ci [62,97].

Z kolei za insulinooporno�æ typu B odpowiedzialne s¹ przeciwcia³a skierowaneprzeciw receptorowi insuliny. Ta postaæ insulinooporno�ci mo¿e wspó³wystêpowaæz innymi chorobami jak toczeñ rumieniowaty uk³adowy [6,117].

Innym przyk³adem najciê¿szej postaci insulinooporno�ci zwi¹zanej z brakiem wi¹zaniainsuliny do swego receptora jest leprechaunizm (choroba Donohue, krasnolud-kowato�æ), który, podobnie jak RMS, dziedziczy siê autosomalnie recesywnie[2,7,26,59,78]. Charakterystyczne objawy tego zespo³u to: zaburzenia homeostazywêglowodanowej, cukrzyca, opó�nienie wzrastania, upo�ledzenie umys³owe,dysmorficzne cechy twarzy, przedwczesne dojrzewanie p³ciowe, policystyczne jajnikiu kobiet, nadmierne ow³osienie cia³a (hipertrychoza), zanik tkanki t³uszczowej orazrogowacenie ciemne. Dzieci cierpi¹ce na leprechaunizm umieraj¹ w pierwszych kilkulatach swego ¿ycia, najczê�ciej jednak nie prze¿ywaj¹c pierwszego roku.

Zwi¹zki patogenetyczne zespo³ów lipodystrofii z insulinooporno�ci¹

Wrodzone lipodystrofie s¹ rzadkimi autosomalnymi recesywnymi i dominuj¹cymizaburzeniami charakteryzuj¹cymi siê selektywn¹, ale w ró¿nym stopniu nasilon¹utrat¹ tkanki t³uszczowej. Znacz¹ca hipertriglicerydemia jest powszechn¹ cech¹ tychzaburzeñ i wyznacza rolê tkanki t³uszczowej w homeostazie lipidowej. Hipertri-glicerydemia jest konsekwencj¹ wzrostu syntezy lipoprotein bardzo ma³ej gêsto�ciVLDL (ang. Very Low Density Lipoproteins) w w¹trobie, w zwi¹zku z czym dietyniskot³uszczowe s¹ korzystne dla pacjentów z wrodzon¹ lipodystrofi¹ [138].

Lipodystrofii czêsto towarzyszyæ mo¿e tak¿e ciê¿ka insulinooporno�æ, cukrzycaoraz st³uszczenie w¹troby. Lipodystrofia mo¿e byæ wrodzona lub nabyta. Intensywnieprowadzone badania, doprowadzi³y w ostatnich latach do okre�lenia pod³o¿agenetycznego niektórych zespo³ów lipodystrofii [40]. Wyró¿nia siê dwa typylipodystrofii dziedzicznych: wrodzona ca³kowita lipodystrofia (lipoatrofia) � CGL (ang.congenital generalized lipodystrophy) oraz wrodzona czê�ciowa lipodystrofia �FPL (ang. familial partial lipodystrophy). Analizy genetyczne umo¿liwi³yidentyfikacjê trzech loci odpowiedzialnych za wrodzone ca³kowite lipodystrofie wtym genu AGPAT2 koduj¹cego O-acetylotransferazê 2 1-acyloglicerolo-3-fosforanu(ang. 1-acylglycerol-3-phosphate-O-acyltransferase 2) oraz BSCL2 [40].


hcywoborohcwó³opsezhcynawoknurawueinzcytenegakytsyretkarahcanlógO.1ALEBATrotpecermyc¹judokeinegwimajcatumzmytw,ic�onropoonilusni¹icatsop¹k¿êiczhcynaz¹iwz

nilusni ]251,741,141,831,711,411,311,111,011,79,08,87,86,26,16,95,15,94,04,62,22,7,6,2[ynilusnifosmrofereveshtiwdetcennocsredrosidcitenegfoserutaefcitsiretcarahC.1ELBAT

negrotpecernilusninisnoitatumgnidulcniecnatsiser e -,87,86,26,16,95,15,94,04,62,22,7,6,2[]251,741,141,831,711,411,311,111,011,79,08

£ÓPSEZYWOBOROHC

ENZCINILKIKINDA£KYW YNRALUKELOMMZINAHCEM

æ�onroponilusnIAupyt

-ordnarepih,teibokhcyzsdo³myzcytoD,¹jcazilyriwzzarwywokinjajmzineg-zc¹iseimulkycainezrubaz,mzytusriheinecawogor,ic�ondo³pzaroogewok

(yróksenmeic ,)snacirginsisohtnacaacyzrkuc,æ�onropoonilusniak¿êic

ynilusniarotpecereinegwejcatuManuina³aizdjejwainezrubazbul

ewolecodikrómok

æ�onroponilusnIBupyt

e¿om,hcyzsratsteibokyzcytoDmoborohcmynniæyzsyzrawot

mynzcigolonummiotua

�enzcigolonummiotuae¿o³doPhcynaworeik³aicwicezrpæ�oncebo

ynilusniiworotpecerwicezrp

³ópseZ-anosbaR

allahnedneM

upytic�onropoonilusniodenbodopywajbOtsorezrp,)ajzalpsyd(uineibêzuwynaimz,A,ogenzcyzifujowzorainezrubaz,ikdasyzrp

inawezrjodenozseip�yzrp,acyzrkuc -oic³pediwarpein,einatsarzwenoin�ópo,ew -owo³

nuinawonojcknufieiwodubwic� ,kere æreim�ezaicy¿eizdakedjeigurdbuljezswreipw

êcisawkanudêlgzw ¹wonotek

ynilusniarotpecereinegwejcatuMenlamosotuaeinezcizdeizd(

jejwainezrubazbul)enwysecer;ewolecodikrómokanuina³aizd

ainezrubazennie¿katenozculkywein

³ópseZeuhonoD

,mzinuahcerpel(-dulonsark)æ�otawok

,ic�onropoonilusniæatsopazs¿êicjaN,ogenzcicamzrt¹nwewujowzorainezrubazenreimdan,afleec¹janimopyzrpyzrawtysyr,jewozczsu³tiknaktkinaz,a³aiceineiso³wo,ewoic³pyd¹zraneiksêmenozskêiwop,iimenilusnirepiheiwtspêtsanwacyzrkuc,ybort¹w,ogewocresain�êimtsorezrp

,aimekilgrepih,wókinjaj,ynoizdel�ycisawkkarb,ewo³symueinezdel�opuhcatalhcyzswreipwæreim�,jewonotekmynsezcwimycêlwomeineiserkowaicy¿

eiwtsñiceizd

ynilusniarotpecereinegwejcatuM-wysecerenlamosotuaeinezcizdeizd(wejcatumenbodopodwarp,)enyrotpecerhcyc¹judokhcaneghcynniak³aibbulutsorzwwókinnyzcald-angysijckudsnartw³aizduec¹roib-zcilobatemwókalzshcynlópswwó³ikinnyzc¹zcintsezcuhcyrótkw,hcyn

ewotsorzw

anozdorWatiwok³ac

aifortsydopil)aifortaopil(

om,jewozczsu³tiknaktkinazytiwok³aC,Aupytic�onropoonilusniywajboewil¿,ynoizdel�iybort¹weinezskêiwopopu,iilagemorkayhcec,eitapoimoidrak,aimedyrecilgirtrepihewo³symueinezdel�-ezrpaitapoimoidrak,mzinegordnarep

entsokeleibrot,awotsor

einegwejcatuM 2TAPGA zaroijcatumkarbanudêlgzwez,ynipies

hcyrótkeinhcaneghcytwe¿katenbodopodwarp�wótnejcap

hcaneghcynniwejcatum

anozdorWawoic�êzc

aifortsydopil

iknakteizda³kzorwynaimZbul¹ifortaopihzenaz¹iwzjewozczsu³t

yhcecewil¿om,¹ifortrepihopil,Aupytic�onropoonilusni

,ynoizdel�iybort¹weinezskêiwop,awoin�êimaifortsyd,eitapoimoidrak

yhcec,awtcindowezrpainezrubaziimedyrecilgirtrepihbuliilagemorka

ok³aibmyc¹judokeinegwejcatuMCiAênimal�jeword¹jikzsalb

( ANML enlamosotuaeinezcizdeizd()einegw,)ec¹junimod

jewoknycyzanietorpolatem( 42ETSPMZ -¹judokeinegwbul)

ynawowytkarotpeceryword¹jmycwómosyskorepyrotarefilorpzezrp

RAPP g


Najciê¿sz¹ postaci¹ jest Berardinelli-Seip wrodzona lipodystrofia typu 2 � BSCL2(ang. Berardinelli-Seip Congenital Lipodystrophy type 2). Jest to recesywnezaburzenie, w którym wystêpuje prawie ca³kowity brak tkanki t³uszczowej w wynikumutacji genu BSCL2 koduj¹cego bia³ko seipinê [147]. Dowiedziono, ¿e gen BSCL2jest szczególnym autonomicznym-komórkowo regulatorem adipogenezy [111]. Z koleicztery inne loci zosta³y powi¹zane z wrodzonymi czê�ciowymi lipodystrofiami wtym gen LMNA (koduj¹cy bia³ko blaszki j¹drowej � laminê A i C), PPARG (PPARg)(koduj¹cy j¹drowy receptor typu gamma aktywowany przez proliferatory peroksy-somów (ang. peroxisome proliferator-activated receptor gamma) czy genZMPSTE24 koduj¹cy metaloproteinazê cynkow¹ [40].

U pacjentów z lipodystrofi¹ wrodzon¹ czê�ciow¹ bêd¹cej efektem mutacji R482Qw genie LMNA [Dunnigan-type Familial Partial Lipodystrophy (FPLD; OMIMID: 151660)] i zwi¹zanej z tym hiperinsulinemii obserwuje siê zaburzenia osoczowychlipidów (podwy¿szone stê¿enie osoczowych triglicerydów, obni¿one stê¿enie HDLcholesterolu i brak zmian w stê¿eniu ca³kowitego cholesterolu i LDL cholesterolu),które wyprzedzaj¹ pojawiaj¹ce siê pó�niej nieprawid³owo�ci glukozy w osoczu [51].

PODSUMOWANIE

Podsumowuj¹c, ró¿ne jednostki chorobowe cz³owieka w tym najciê¿sze iniezwykle rzadkie postaci insulinooporno�ci takie jak zespó³ Rabsona-Mendenhallaczy zespó³ Donohue, mog¹ byæ wynikiem mutacji w genie koduj¹cym niezmierniewa¿ne dla utrzymania prawid³owej homeostazy ca³ego organizmu bia³ka � receptorainsuliny. Efektem tych zmian, na poziomie molekularnym, mo¿e byæ: 1) obni¿onazdolno�æ wi¹zania insuliny przez receptor, 2) zmiany w aktywno�ci kinazytyrozynowej podjednostki b, z czym wi¹¿¹ siê z kolei zaburzenia w procesietransdukcji sygna³u insulinowego do wnêtrza komórki, 3) zaburzenia dojrzewania ifa³dowania bia³ka receptorowego, 4) nieprawid³owe rozmieszczenie receptorów lubich zmniejszona liczba w b³onie komórkowej [151], 5) zaburzenia w procesieinternalizacji receptorów i/lub przy�pieszona ich degradacja.

Badania molekularne obejmuj¹ce analizê genetyczn¹ genu receptora insuliny oraz jegotranskryptu z pewno�ci¹ stanowiæ mog¹ potê¿ne narzêdzie w diagnostyce prenatalnej orazw planowaniu ci¹¿y (badania pod k¹tem nosicielstwa mutacji). Mo¿liwe, ¿e dodatkowe analizybia³ek bior¹cych udzia³ w odpowiedzi organizmu na insulinê oraz analiza czynnikówreguluj¹cych ekspresjê genu receptora insuliny, jak równie¿ tych bior¹cych udzia³ wdojrzewaniu transkryptu receptora (w tym byæ mo¿e mikroRNA) przyczyni¹ siê do lepszegozrozumienia molekularnych mechanizmów le¿¹cych u podstaw ró¿nych form insulinooporno�ci,jak równie¿ opracowania lepszych ni¿ dotychczas metod leczenia.

LITERATURA

[1] ADJEI AA, HIDALGO M. Intracellular signal transduction pathway proteins as targets for cancertherapy. J Clin Oncol 2005; 23: 5386�5403.


[2] AL-GAZALI LI, KHALIL M, DEVADAS K. A syndrome of insulin resistance resembling leprechaunismin five sibs of consanguineous parents. J Med Genet 1993; 30: 470�475.

[3] ARAKI E, SHIMADA F, UZAWA H, MORI M, EBINA Y. Characterization of the promoter region of thehuman insulin receptor gene. Evidence for promoter activity. J Biol Chem 1987; 262(33): 16186�16191.

[4] ARAKI E, MURAKAMI T, SHIROTANI T, KANAI F, SHINOHARA Y, SHIMADA F, MORI M, SHICHI-RI M, EBINA Y. A cluster of four Sp1 binding sites required for efficient expression of the human insulinreceptor gene. J Biol Chem 1991; 266: 3944�3948.

[5] ARIDOR M, BALCH WE. Integration of endoplasmic reticulum signaling in health and disease. Nat Med1999; 5: 745�751.

[6] ARIOGLU E, ANDEWELT A, DIABO C, BELL M, TAYLOR SI, GORDEN P. Clinical course of thesyndrome of autoantibodies to the insulin receptor (type B insulin resistance): a 28-year perspective.Medicine (Baltimore) 2002; 81: 87�100.

[7] BACKELJAUW PF, ALVES C, EIDSON M, CLEVELAND W, UNDERWOOD LE, DAVENPORT ML.Effect of intravenous insulin-like growth factor I in two patients with leprechaunism. Pediatr Res 1994;36: 749�754.

[8] BALVAY L, LIBRI D, FISZMAN MY. Pre-mRNA secondary structure and the regulation of splicing.BioEssays 1993; 15: 165�169.

[9] BARBETTI F, GEJMAN PV, TAYLOR SI, RABEN N, CAMA A, BONORA E, PIZZO P, MOGHETTI P,MUGGEO M, ROTH J. Detection of mutations in insulin receptor gene by denaturing gradient gelelectrophoresis. Diabetes 1992; 41: 408�415.

[10] BENYOUCEF S, SURINYA KH, HADASCHIK D, SIDDLE K. Characterization of insulin/IGF hybridreceptors: contributions of the insulin receptor L2 and Fn1 domains and the alternatively spliced exon11 sequence to ligand binding and receptor activation. Biochem J 2007; 403: 603�613.

[11] BLACK DL. Mechanisms of alternative pre-messanger RNA splicing. Annu Rev Biochem 2003; 72: 291�336.

[12] BRUNETTI A, MADDUX BA, WONG KY, GOLDFINE ID. Muscle differentiation is associated withincreased insulin receptor biosynthesis and messenger RNA levels. J Clin Invest 1989; 83: 192�198.

[13] BRUNETTI A, GOLDFINE ID. Differential effects of fibroblast growth factor on insulin receptor andmuscle specific protein gene expression in BC3H-1 myocytes. Mol Endocrinol 1990; 4: 880�885.

[14] BRUNETTI A, FOTI D, GOLDFINE ID. Identification of unique nuclear regulatory proteins for theinsulin receptor gene which appear during myocyte and adipocyte differentiation. J Clin Invest 1993; 92:1288�1295.

[15] BRUNETTI A, MANFIOLETTI G, CHIEFARI E, GOLDFINE ID, FOTI D. Transriptional regulation ofhuman insulin receptor gene by the high-mobility group protein HMGI-Y. FASEB J 2001; 15: 492�500.

[16] BRUNING PF, BONFRER JM, VAN NOORD PA, et al. Insulin resistance and breast-cancer risk. Int JCancer 1992; 52: 511�516.

[17] BUCHNER J. Hsp90 & Co. � a holding for holding. Trends Biochem Sci 1999; 24: 136�141.[18] BURATTI E, BARALLE M, BARALLE FE. Defective splicing, disease and therapy: searching for master

checkpoints in exon definition. Nucleic Acids Res 2006; 34: 3494�3510.[19] BURD CG, DREYFUSS G. Conserved structures and diversity of functions of RNA-binding proteins.

EMBO J 1994; 13: 1197�1204.[20] BUSTIN M, REEVES R. High-mobility-group proteins: architectural components that facilitates chro-

matin function. Prog Nucleic Acids Res 1996; 54: 35�100.[21] CÁCERES JF, STAMM S, Helfman DM, KRAINER AR. Regulation of alternative splicing in vivo by

overexpression of antagonistic splicing factors. Science 1994; 265: 1706�1709.[22] COCHRAN E, YOUNG JR, SEBRING N, DE PAOLLI A. Efficacy of recombinant methionyl human

leptin therapy for the extreme insulin resistance of the Rabson-Mendenhall Syndrome. J Clin Endocri-nol Metab 2004; 89(4): 1548�1554.

[23] DE MEYTS P, ROTH J, NEVILLE DM JR, GAVIN JR III, LESNIAK MA. Insulin interactions with itsreceptors: experimental evidence for negative cooperativity. Biochem Biophys Res Commun 1973;55(1): 154�161.

[24] DE MEYTS P, BAINCO AR, ROTH J. Site-site interactions among insulin receptors. Characterization ofthe negative cooperativity. J Biol Chem 1976; 251(7): 1877�1888.

[25] DE MEYTS P, WHITTAKER J. Structural biology of insulin and IGF1 receptors: implications for drugdesign. Nat Rev Drug Discov 2002; 1: 769�783.

[26] DONOHUE WL, UCHIDA I. Leprechaunism: an euphemism for a rare familial disorder. J Pediatr 1954;45: 505�519.


[27] EBINA Y, ELLIS L, YARNAGIN K, EDERY M, GRAF L, CLAUSER E, OU JH, MASIARZ F, KAN YW,GOLDFINE ID, et al. The human insulin receptor cDNA: the structural basis for hormone-activatedtransmembrane signalling. Cell 1975; 40: 747�758.

[28] EHRMANN DA, BARNES RB, ROSENFIELD RL. Polycystic ovary syndrome as a form of functionalovarian hyperandrogenism due to dysregulation of androgen secretion. Endocr Rev 1995; 16: 322�353.

[29] EHRMANN DA, CAVAGHAN MK, IMPERIAL J, STURIS J, ROSENFIELD RL, POLONSKY KS.Effects of metformin on insulin secretion, insulin action, and ovarian steroidogenesis in women withpolycystic ovary syndrome. J Clin Endocrinol Metab 1997; 82: 524�530.

[30] EHRMANN DA, SCHNEIDER DJ, SOBEL BE, CAVAGHAN MK, IMPERIAL J, ROSENFIELD RL,POLONSKY KS. Troglitazone improves defects in insulin action, insulin secretion, ovarian steroidoge-nesis, and fibrinolysis in women with polycystic ovary syndrome. J Clin Endocrinol Metab 1997; 82:2108�2116.

[31] ELLGAARD L, HELENIUS A. ER quality control: towards an understanding at the molecular level. CurrOpin Cell Biol 2001; 13: 431�437.

[32] EPERON LP, GRAHAM IR, GRIFFITHS AD, EPERON IC. Effects of RNA secondary structure onalternative splicing of pre-mRNA: is folding limited to a region behind the transcribing RNA polymerase?Cell 1988; 54(3): 393�401.

[33] FAIVRE S, DJELLOUL S, RAYMOND E. New paradigms in anticancer therapy: Targeting multiplesignaling pathways with kinase inhibitors. Semin Oncol 2006; 33: 407�420.

[34] FEDERICI M, PORZIO O, ZUCARO L, et al. Distribution of insulin/insulin-like growth factor-I hybridreceptors in human tissues. Mol Cell Endocrinol 1997; 129: 121�126.

[35] FEDERICI M, LAURO D, D'ADAMO M, et al. Expression of insulin/IGF-I hybrid receptors is increasedin skeletal muscle of patients with chronic primary hyperinsulinemia. Diabetes 1998; 47: 87�92.

[36] FEDERICI M, PORZIO O, LAURO D, et al. Increased abundance of insulin/insulin-like growth factor-Ihybrid receptors in skeletal muscle of obese subjects is correlated with in vivo insulin sensitivity. J ClinEndocrinol Metab 1998; 83: 2911�2915.

[37] FOTI D, JULIANO R, CHIEFARI E, BRUNETTI A. A nucleoprotein complex containing Sp1, C/EBPb,and HMGI-Y controls human insulin receptor gene transcription. Moll Cell Biol 2003; 23(8): 2720�2732.

[38] FRASCA F, PANDINI G, SCIACCA L, et al. Insulin receptor isoform A, a newly recognized, high-affinityinsulin-like growth factor II receptor in fetal and cancer cells. Mol Cell Biol 1999; 19: 3278�3288.

[39] FREYCHET P, ROTH J, NEVILLE Jr DM. Insulin receptors in the liver: specific binding of [125I]insulinto the plasma membrane and its relation to insulin bioactivity. Proc Natl Acad Sci USA 1971; 68(8):1833�1837.

[40] GARG A, AGARWAL AK. Lipodystrophies: Disorders of adipose tissue biology. Biochim Biophys Acta2009; 91(6): 507�513.

[41] GHAZEERI G, KUTTEH WH, BRYER-ASH M, HAAS D, KE RW. Effect of rosiglitazone on spontane-ous and clomiphene citrateinduced ovulation in women with polycystic ovary syndrome. Fertil Steril2003; 79: 562�566.

[42] GIDDINGS SJ, CARNAGHI LR. Insulin receptor gene expression during development: developmentalregulation of insulin receptor mRNA abundance in embryonic rat liver and yolk sac, developmentalregulation of insulin gene splicing, and comparison to abundance of insulin-like growth factor 1 receptormRNA. Mol Endocrinol 1992; 6(10): 1665�1672.

[43] GIOVANNONE B, SCALDAFERRI ML, FEDERICI M. et al. Insulin receptor substrate (IRS) transduc-tion system: distinct and overlapping signaling potential. Diabetes Metab Res Rev 2000; 16: 434�441.

[44] GOLLOB JA, SCOTT W, CARTER C, KELLEY SL. Role of Raf kinase in cancer: Therapeutic potentialof targeting the Raf/Mek/Eerk signal transduction pathway. Sem Oncol 2006; 33: 392�406.

[45] GRAVELEY BR. Mutually exclusive splicing of the insect Dscam pre-mRNA directed by competingintronic RNA secondary structures. Cell 2005; 123: 65�73.

[46] GUAN KL. The mitogen activated protein kinase signal transduction pathway: from the cell surface tothe nucleus. Cell Signal 1994; 6: 581�589.

[47] HAAS DA, CARR BR, ATTIA GR. Effects of metformin on body mass index, menstrual cyclicity, andovulation induction in women with polycystic ovary syndrome. Fertil Steril 2003; 79: 469�481.

[48] HANSEN T, BJÆRBAEK C, VESTERGAARD H, GRÆNSKOV K. Expression of insulin receptor splicedvariants and their functional correlates in muscle from patients with non-insulin-dependent diabetesmellitus. J Clin Endocrinol Metab 1993; 77(6): 1500�1505.


[49] HARDAWAY CA, GIBBS NF. What Syndrome Is This? Pediatr Dermatol 2002; 19(3): 267�270.[50] HARRIS AM, HALL B, KRISS VM, FOWLKES JL, KIESSLING SG. Rabson-Mendenhall syndrome:

medullary sponge kidney, a new component. Pediatr Nephrol 2007; 22: 2141�2144.[51] HEGELE RA, ANDERSON CM, WANG J, JONES DC, CAO H. Association between nuclear lamin A/C

R482Q mutation and partial lipodystrophy with hyperinsulinemia, dyslipidemia, hypertension, anddiabetes. Genome Res 2000; 10(5): 652�658.

[52] HELENIUS A, TROMBETTA ES, HEBERT DN, SIMONS JF. Calnexin, calreticulin and the folding ofglycoproteins. Trends Cell Biol 1997; 7: 193�200.

[53] HILLER M, ZHANG Z, BACKOFEN R, STAMM S. Pre-mRNA secondary structures influence exonrecognition. PLoS Genet 2007; 3: c204.

[54] HOEY T, WEINZIERL RO, GILL G, CHEN JL, DYNLACHT BD, TJIAN R. Molecular cloning andfunctional analysis of Drosophila TAF110 reveal properties expected of coactivators. Cell 1993; 72(2):247�260.

[55] HSU IR, KIM SP, KABIR M, BERGMAN RN. Metabolic syndrome, hyperinsulinemia, and cancer. Am JClin Nutr 2007; 86(3): Suppl. 867�871.

[56] HU FB, MANSON JE, LIU S, et al. Prospective study of adult onset diabetes mellitus (type 2) and risk ofcolorectal cancer in women. J Natl Cancer Inst 1999; 91: 542�547.

[57] Insulin receptor no. 147670: defect in insulin receptor, with insulin resistant diabetes mellitus, acanthosisnigricans, and Type A. Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM). Johns Hopkins University. VictorA. McKusick. 6/2/1986. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?id=147670.

[58] ISHII S, XU Y-H, STRATTON RH, ROE BA, MERLINO GT, PASTAN I. Characterization and sequenceof the promoter region of the human epidermal growth factor receptor gene. PNAS 1985; 82(15): 4920�4924.

[59] JOSPE N, ZHU J, LIU R, LIVINGSTON JN, FURLANETTO RW. Deletion of 3 basepairs resulting in theloss of lysine-121 in the insulin receptor alpha-subunit in a patient with leprechaunism: binding, pho-sphorylation, and biological activity. J Clin Endocrinol Metab 1994; 79: 1294�1302.

[60] KADOWAKI T, BEVINS CL, CAMA A, OJAMAA K, MARCUS-SAMUELS B, KADOWAKI H, BEITZL, MCKEON C, TAYLOR SI. Two mutant alleles of the insulin receptor gene in a patient with extremeinsulin resistance. Science 1988; 240: 787�790.

[61] KADOWAKI T, KADOWAKI H, RECHLER MM, SERRANO-RIOS M, ROTH J, GORDEN P, et al. Fivemutant alleles of the insulin receptor gene in patients with genetic forms of insulin resistance. J ClinInvest 1990; 86: 254�264.

[62] KAHN CR, FLIER JS, BAR RS, ARCHER JA, GORDEN P, MARTIN MM, ROTH J. The syndromes ofinsulin resistance and acanthosis nigricans. Insulin-receptor disorders in man. N Engl J Med 1976; 294:739�745.

[63] KALLO A, LAKATOS I, SZIJARTO L. Leprechaunism (Donohue's syndrome). J Pediatr 1965; 66: 372�379.[64] KARIN M, HASLINGER A, HOLTGREVE H, RICHARDS RI, KRAUTER P, WESTPHAL HM, BEATO

M. Characterization of DNA sequences through which cadmium and glucocorticoid hormones inducehuman metallothionein-IIA gene. Nature 1984; 308(5959): 513�519.

[65] KELLERER M, SESTI G, SEFFER B, OBERMAIER-KUSSER DE, PONGRATZ L, MOSTHAF L,HARING HU. Altered pattern of insulin receptor isotypes in skeletal muscle membranes of type 2 (non-insulin-dependent) diabetic subjects. Diabetologia 1993; 36: 628�632.

[66] KIM HS, LEE JK, TSAI SY. E1a activation of insulin receptor gene expression is mediated by Sp1-bindingsites. Mol Endocrinol 1994; 9: 178�186.

[67] KIM SH, MOORES JC, DAVID D, RESPESS JG, JOLLY DJ, FRIEDMANN T. The organization of thehuman HPRT gene. Nucleic Acids Res 1986; 14(7): 3130�3118.

[68] KIRBY E, BEALS D. Fibroepithelial papillomatosis (�skin tags�) in Rabson-Mendenhall syndrome. JPediatr Surg 2008; 43: E21�E26.

[69] KOLCH W. Meaningful relationships: The regulation of the Ras/Raf/Mek/Erk pathway by proteininteraction. Biochem J 2000; 351: 289�305.

[70] KOSAKI A, WEBSTER NJ. Effect of dexamethasone on the alternative splicing of the insulin receptormRNA and insulin action in HepG2 hepatoma cells. J Biol Chem 1993; 268(29): 21990�21996.

[71] KOSAKI A, PILLAY TS, XU L, WEBSTER NJG. The B isoform of the insulin receptor signals moreefficiently than the A isoform in HepG2 cells. J Biol Chem 1995; 35(1): 20816�20823.

[72] KOSAKI A, NELSON J, WEBSTER NJG. Identification of intron and exon sequences involved inalternative splicing of insulin receptor pre-mRNA. J Biol Chem 1998; 273: 10331�10337.


[73] KRISTENSEN C, WIBERG FC, SCHAFFER L, ANDERSEN AS. Expression and characterization of a 70-kDa fragment of the insulin receptor that binds insulin. J Biol Chem 1998; 273: 17780-17786.

[74] KUO H-C, NASIM FH, GRABOWSKI PJ. Control of alternative splicing by the differential binding of U1small nuclear ribonucleoprotein particle. Science 1991; 252: 1045�1050.

[75] LANGLOIS WJ, SASAOKA T, YIP CC, OLEFSKY JM. Functional characterization of hybrid receptorscomposed of a truncated insulin receptor and wild type insulin-like growth factor 1 or insulin receptor.Endocrinology 1995; 136: 1978�1986.

[76] LEE JK, TAM JW, TSAI MJ, TSAI SY. Identification of cis- and trans-acting factors regulating theexpression of the human insulin receptor gene. J Biol Chem 1992; 267(7): 4638�4645.

[77] LEITNER JW, KLINE T, CAREL K, et al. Hyperinsulinemia potentiates activation of p21Ras by growthfactors. Endocrinology 1997; 138: 2211�2214.

[78] Leprechaunism no. 246200: defect in insulin receptor, with Donohue syndrome. Online MendelianInheritance in Man (OMIM). Johns Hopkins University. Victor A. McKusick: 6/3/1986. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?id=246200.

[79] LIU K, STAMLER J, MOSS D, et al. Dietary cholesterol, fat, and fibre, and colon-cancer mortality. Ananalysis of international data. Lancet 1979; 2: 782�785.

[80] LONGO N, WANG Y, SMITH SA, LANGLEY SD, DIMEGLIO LA, GIANELLA-NETO D. Genotype-phenotype correlation in inherited severe insulin resistance. Hum Mol Genet 2002; 11(12): 1465�1475.

[81] MAMULA PW, MC DONALD AR, BRUNETTI A, OKABAYASHI Y, WONG KY, MADDUX BA,LOGSDON C, GOLDFINE ID. Regulating insulin-receptor-gene expression by differentiation and hor-mones. Diabetes Care 1990; 13(3): 288�301.

[82] MARINO-BUSLJE C, MARTIN-MARTINEZ M, MIZUGUCHI K, SIDDLE K, BLUNDELL TL. Theinsulin receptor: from protein sequence to structure. Biochem Soc Trans 1999; 27: 715�726.

[83] MC CLAIN DA. Different ligand affinities of the two insulin receptor splice variants are reflected inparallel changes in sensitivity for insulin action. Mol Endocrinol 1991; 5: 734�739.

[84] MC DONALD AR, MADDUX BA, OKABAYASHI Y, WONG KY, HAWLEY DM, LOGSDON CD,GOLDFINE ID. Regulation of insulin-receptor mRNA levels by glucocorticoids. Diabetes 1987; 36(6):779�781.

[85] MC KEON C, ACCILI D, CHEN H, PHAM T, WALKER GE. A conserved region in the first intron of theinsulin receptor gene binds nuclear proteins during adipocyte differentiation. Biochem Biophys ResCommun 1997; 240: 701�706.

[86] MC KEOWN M. Alternative mRNA splicing. Annu Rev Cell Biol 1992; 8: 133�155.[87] MC KERN NM, LAWRENCE MC, STRELTSOV VA, LOU MZ, ADAMS TE, LOVRECZ GO, ELLE-

MAN TC, RICHARDS KM, BENTLEY JD, PILLING PA, et al. Structure of the insulin receptorectodomain reveals a folded-over conformation. Nature 2006; 443: 218�221.

[88] MILOS PM, ZARET KS. A ubiquitous factor is required for C/EBP-related proteins to form stabletranscription complexes on an albumin promoter segment in vitro. Genes Dev 1992; 6: 991�1004.

[89] MINK PJ, SHAHAR E, ROSAMOND WD, et al. Serum insulin and glucose levels and breast cancerincidence: the Atherosclerosis Risk in Communities study. Am J Epidemiol 2002; 156: 349�352.

[90] MOGHETTI P, CASTELLO R, NEGRI C, TOSI F, PERRONE F, CAPUTO M, ZANOLIN E, MUGGEOM. Metformin effects on clinical features, endocrine and metabolic profiles, and insulin sensitivity inpolycystic ovary syndrome: a randomized, double-blind, placebo controlled 6-month trial, followed byopen, long-term clinical evaluation. J Clin Endocrinol Metab 2000; 85: 139/0146.

[91] MOLLER DE, YOKOTA A, CARO JF, FLIER JS. Tissue-specific expression of two alternatively splicedinsulin receptor mRNAs in man. Mol Endocrinol 1989; 3: 1263�1269.

[92] MOLLER DE, YOKOTA A, PAZIANOS A, FLIER JS. A missense mutation in one allele of the tyrosinekinase domain of the insulin receptor gene is associated with dominantly inherited insulin resistance.(Abstract) Clin Res 1990; 38: 435A.

[93] MOLLER DE, COHEN O, YAMAGUCHI Y, ASSIZ R, GRIGORESCU F, EBERLE A, MORROW LA,MOSES AC, FLIER JS. Prevalence of mutations in the insulin receptor gene in subjects with features ofthe type A syndrome of insulin resistance. Diabetes 1994; 43: 247�255.

[94] MOSTHAF L, GRAKO D, DULL TJ, COUSSENS L, ULLRICH A, MC CLAIN DA. Functionally distinctinsulin receptors generated by tissue-specific alternative splicing. EMBO J 1990; 9: 2409�2413.

[95] MOSTHAF L, VOGT H, HARING U, ULLRICH A. Altered expression of insulin receptor types A and Bin the skeletal muscle of non-insulin-dependent diabetes mellitus patients. Proc Natl Acad Sci USA 1991;88: 4728�4730.


[96] MURPHY TK, CALLE EE, RODRIGUEZ C, et al. Body mass index and colon cancer mortality in a largeprospective study. Am J Epidemiol 2000; 152: 847�854.

[97] MUSSO C, COCHRAN E, MORAN SA, SKARULIS MC, ORAL EA, TAYLOR SI, GORDEN P. Clinicalcourse of genetic diseases of the insulin receptor (type A and Rabson-Mendenhall syndromes): a 30 yearsprospective. Medicine (Baltimore) 2004; 83: 209�222.

[98] MUSSO C, COCHRAN E, JAVOR E, YOUNG J, DEPAOLI AM, GORDEN P. The long-term effect of recombinantmethionyl human leptin therapy on hyperandrogenism and menstrual function in female and pituitary function inmale and female hypoleptinemic lipodystrophic patients. Metabolism 2005; 54: 255�263.

[99] MUSSO C, SHAWKER T, COCHRAN E, JAVOR ED, YOUNG J, GORDEN P. Clinical evidence that hyperinsu-linaemia independent of gonadotropins stimulates ovarian growth. Clin Endocrinol 2005; 63: 73�78.

[100] MÜLLER-WIELAND D, VAN DER VORM ER, STREICHER R, KRONE W, SEEMANOVA E, DREY-ER M, RÜDIGER HW, ROSIPAL SR, MAASSEN JA. An in-frame insertion in exon 3 and a nonsensemutation in exon 2 of the insulin receptor gene associated with severe insulin resistance in a patient withRabson-Mendenhall syndrome. Diabetologia 1993; 36: 1168�1174.

[101] NELSON KK, GREEN MR. Mechanism for cryptic splice site activation during pre-mRNA splicing.Proc Natl Acad USA 1990; 87: 6253�6525.

[102] NELSON VL, QIN KN, ROSENFIELD RL, WOOD JR, PENNING TM, LEGRO RS, STRAUSS JF, MCALLISTER JM. The biochemical basis for increased testosterone production in theca cells propagatedfrom patients with polycystic ovary syndrome. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 5925�5933.

[103] NESTLER JE. Role of hyperinsulinemia in the pathogenesis of the polycystic ovary syndrome, and itsclinical implications. Semin Reprod Endocrinol 1997; 15: 111�122.

[104] NORGREN S, ZIERATH J, WEDELL A, WALLEBERG-HENRIKSSON H, LUTHMAN H. Regulationof human insulin receptor RNA splicing in vivo. Proc Natl Acad Sci USA 1994; 91: 1465�1469.

[105] NORGREN S, LI LS, LUTHMAN H. Regulation of human insulin receptor RNA splicing in HepG2 cells: effectsof glucocorticoid and low glucose concentration. Biochem Biophys Res Commun 1994; 199: 277�284.

[106] NORGREN S, ZIERATH J, GALUSKA D, WALLBERG-HENRIKSSON H, LUTHMAN H. Differencesin the ratio of RNA encoding two isoforms of the insulin receptor between control and NIDDM patients.The RNA variant without Exon 11 predominates in both groups. Diabetes 1993; 42: 675�681.

[107] OLSON TS, BAMBERGER MJ, LANE MD. Post-translational changes in tertiary and quaternary structureof the insulin proreceptor: correlation with acquisition of function. J Biol Chem 1998; 263: 7342�7351.

[108] ORAL EA, SIMHA V, RUIZ E, ANDEWELT A, PREMKUMAR A, SNELL P, WAGNER AJ, DEPAOLIAM, REITMAN ML, TAYLOR SI, GORDEN P, GARG A. Leptin-replacement therapy for lipodystro-phy. N Engl J Med 2002; 346: 570�578.

[109] ORAL EA, RUIZ E, ANDEWELT A, SEBRING N, WAGNER AJ, DE PAOLI AM, GORDEN P. Effectof leptin replacement on pituitary hormone regulation in patients with severe lipodystrophy. J ClinEndocrinol Metab 2002; 87: 3110�3117.

[110] O�WIÊCIMSKA J, ZIORA K, DYDUCH A. Lipodystrofia nabyta i wrodzona. Endokrynologia, Oty³o�æi Zaburzenia Przemiany Materii 2006; 2(1): 22�29.

[111] PAYNE VA, GRIMSEY N, TUTHILL A, VIRTUE S, GRAY SL, DALLA NORA E, SEMPLE RK,O'RAHILLY S, ROCHFORD JJ. The human lipodystrophy gene BSCL2/seipin may be essential fornormal adipocyte differentiation. Diabetes 2008; 57(8): 2055�2060.

[112] PELLECANI A, CHIN M T, WIESEL P, IBANEZ M, PATEL A, YET S-F, HSIEH C-M, PAULAUSKISJD, REEVES R, LEE M-E, PERRELLA MA. Induction of high mobility group-I(Y) protein by endotoxinand interleukin-1ß in vascular smooth muscle cells. J Biol Chem 1999; 274: 1525�1532.

[113] RABSON SM, MENDENHALL EN. Familial hypertrophy of pineal body, hyperplasia of adrenal cortexand diabetes mellitus; report of 3 cases. Am J Clin Pathol 1956; 26: 283�290.

[114] Rabson-Mendenhall syndrome. 262190: Pineal hyperplasia, insulin-resistant diabetes mellitus, and soma-tic abnormalities. Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM). Johns Hopkins University. Creation date- Victor A. McKusick: 6/4/1986. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?id=262190.

[115] ROMUALDI D, GUIDO M, CIAMPELLI M, GIULIANI M, LEONI F, PERRI C, LANZONE A.Selective effects of pioglitazone on insulin and androgen abnormalities in normo- and hyperinsulinaemicobese patients with polycystic ovary syndrome. Hum Reprod 2003; 18: 1210�1218.

[116] ROSE DP, KOMNINOU D, STEPHENSON GD. Obesity, adipocytokines, and insulin resistance in breastcancer. Obes Rev 2004; 5(3): 153�165.

[117] ROSENSTEIN ED, ADVANI S, REITZ RE, KRAMER N. The prevalence of insulin receptor antibodies inpatients with systemic lupus erythematosus and related conditions. J Clin Rheumatol 2001; 7: 371�373.


[118] ROTH SI, SCHEDEWIE HK, HERZBERG VK, OLEFSKY J, ELDERS MJ, RUBENSTEIN A. Cutaneousmanifestations of leprechaunism. Arch Dermatol 1981; 117: 531�535.

[119] RUBIN CM, HOUCK CM, DENINIGER PL, FRIEDMANN T, SCHMID CW. Partial nucleotide sequen-ce of the 300-nucleotide interspersed repeated human DNA sequences. Nature 1980; 284: 372�374.

[120] RUDDON RW, BEDOWS E. Assisted protein folding. J Biol Chem 1997; 272: 3125�3128.[121] RUDMAN D, FELLER AG, NAGRAJ HS, et al. Effects of human growth hormone in men over 60 years

old. N Engl J Med 1990; 323: 1�6.[122] SAITOH T, YANAGITA T, SHIRAISHI S, YOKOO H, KOBAYASHI H, MINAMI S-I, ONITSUKA T,

WADA A. Down-regulation of cell surface insulin receptor and insulin receptor substrate-1 phosphorylationby inhibitor of 90-kDa Heat-Shock Protein family: endoplasmic reticulum retention of monomeric insulinreceptor precursor with calnexin in adrenal chromaffin cells. Mol Pharmacol 2002; 62(4): 847�855.

[123] SAKATA S, KOBAYASHI M, MIURA K, ATASSI MZ. Molecular recognition of human insulin receptorby autoantibodies in a human serum. Immunol Invest 1988; 17: 237�242.

[124] SALMERON J, ASCHERIO A, RIMM E. Dietary fiber, glycemic load, and risk of NIDDM in men.Diabetes Care 1997; 20: 545.

[125] SAWKA-VERHELLE D, TARTARE-DECKERT S, WHITE MF, VAN OBBERGHEN E. Insulin recep-tor substrate-2 binds to the insulin receptor through its phosphotyrosine-binding domain and through anewly identified domain comprising amino acid. J Biol Chem 1996; 271: 5980�5983.

[126] SAVKUR RS, PHILIPS AV, COOPER TA. Abberant regulation of insulin receptor alternative splicing isassociated with insulin resistance in myotonic dystrophy. Nat Genet 2001; 29: 40�47.

[127] SCHLESSINGER J. Ligand-induced, receptor-mediated dimerization and activation of EGF receptor.Cell 2002; 110: 669�672.

[128] SCIACCA L, COSTANTINO A, PANDINI G, et al. Insulin receptor activation by IGF-II inbreast cancer:evidence for a new autocrine/paracrine mechanism. Oncogene 1999; 18: 2471�2479.

[129] SEELY BL, REICHART DR, TAKATA Y, YIP CC, OLEFSKY JM. A functional assessment of insulin/insulin-like growth factor-I hybrid receptors. Endocrinology 1995; 136: 1635�1641.

[130] SEINO S, BELL GI. Alternative splicing of human insulin receptor messenger RNA. Biochem BiophysRes Commun 1989; 159: 312�316.

[131] SEINO S, SEINO M, NISHI S, BELL GI. Structure of the human insulin receptor gene and characteriza-tion of its promoter. Proc Natl Acad Sci USA 1989; 86: 114�118.

[132] SELL SM, REESE D, OSSOWSKI VM. Insulin-inducible changes in insulin receptor mRNA splicevariants. J Biol Chem 1994; 269: 30769�30772.

[133] SEN S, TALUKDAR I, WEBSTER NJG. SRp20 and CUG-BP1 modulate insulin receptor exon 11alternative splicing. Mol Cell Biol 2009; 29(3): 871�880.

[134] SESTI G, MARINI MA, MONTEMURRO A, et al. Evidence that two naturally occuring human insulinreceptor alpha-subunit variants are immunologically distinct. Diabetes 1992; 41: 6�11.

[135] SESTI G, TULLIO AN, MARINI MA, et al. Role of the exon 11 of the insulin receptor gene on insulinbinding identified by antipeptide antibodies. Mol Cell Endocrinol 1994; 101: 121�127.

[136] SESTI G, TULLIO AN, D'ALFONSO R, et al. Tissue-specific expression of two alternatively splicedisoforms of the human insulin receptor protein. Acta Diabetologica 1994; 31: 59�65.

[137] SESTI G, FEDERICI M, LAURO D, SBRACCIA P, LAURO R. Molecular mechanism of insulin resistan-ce in type 2 diabetes mellitus: role of the insulin receptor variant forms. Diabetes Metab Res Rev 2001;17: 363�373.

[138] SIMHA V, GARG A. Inherited lipodystrophies and hypertriglyceridemia. Curr Opin Lipidol 2009; 20(4):300�308.

[139] SINGER-SAM J, KEITH DH, TANI K, SIMMER RL, SHIVELY L, LINDSAY S, YOSHIDA A, RIGGSAD. Sequence of the promoter region of the gene for human X-linked 3-phosphoglycerate kinase. Gene1984; 32: 409�417.

[140] SINGH NN, SINGH RN, ANDROPHY EJ. Modulating role of RNA structure in alternative splicing of acritical exon in the spinal muscular atrophy genes. Nucleic Acids Res 2007; 35(2): 371�389.

[141] SKUPIEÑ J, MA£ECKI MT. Rozbudowywanie podzia³u cukrzycy � nowe podtypy i mo¿liwo�cilecznicze. Diabetologia Praktyczna 2007; 8(1): 1�12.

[142] SOLNICK D. Alternative splicing caused by RNA secondary structure. Cell 1985; 43: 667�676.[143] SOLNICK D, LEE SI. Amount of RNA secondary structure required to induce an alternative splice. Moll

Cell Biol 1987; 7: 3194�3198.[144] SOOS MA, FIELD CE, SIDDLE K. Purified hybrid insulin/insulin-like growth factor-I receptors bind

insulin-line growth factor-I but not insulin, with high affinity. Biochem J 1993; 290: 419�426.


[145] STANDAERT ML, SCHIMMEL SD, POLLET RJ. The development of insulin receptors and responsesin the differentiating non-fusing muscle cell line BC3H-1. J Biol Chem 1984; 259: 2337�2345.

[146] STEFANOVSKY VY, PELLETIER G, HANNAN R, GAGNON-KUGLER T, ROTHBLUM LI, MOSS T.An immediate reponse of ribosomal transcription to growth factor stimulation in mammals is mediatedby ERK phosphorylation of UBF. Mol Cell 2001; 8: 1063�1073.

[147] SZYMANSKI KM, BINNS D, BARTZ R, GRISHIN NV, LI WP, AGARWAL AK, GARG A, ANDERSONRG, GOODMAN JM. The lipodystrophy protein seipin is found at endoplasmic reticulum lipid dropletjunctions and is important for droplet morphology. Proc Natl Acad Sci USA 2007; 104(52): 20890�20895.

[148] TALUKDAR I, SEN S, WEBSTER N. SRp20, hnRNP A1 and F regulate alternative splicing of insulinreceptor via binding to the intronic regulatory elements. FASEB J 2008; 22: 601.1.

[149] TANIGUCHI CM, EMANUELLI B, KHAN CR. Critical nodes in signalling pathways: insights intoinsulin action. Nat Rev Mol Cell Biol 2006; 7: 85�96.

[150] TEWARI DS, COOK DM, TAUB R. Characterization of the promoter region and 3' end of the humaninsulin receptor gene. J Biol Chem 1989; 264(27): 16238�16245.

[151] THIEL CT, KNEBEL B, KNERR I, STICHT H, MÜLLER-WIELAND D, ZENKER M, REIS A, DÖRR H-G, RAUCH A. Two novel mutations in the insulin binding subunit of the insulin receptor gene without insulinbinding impairment in a patient with Rabson-Mendenhall syndrome. Mol Genet Metab 2008; 94: 356�362.

[152] TUTHILL A, SEMPLE RK, DAY R, SOOS M, SWEENEY E, SEYMOUR PJ, DIDI M, O'RAHILLY S.Functional characterization of a novel insulin receptor mutation contributing to Rabson-Mendenhallsyndrome. Clin Endocrinol 2007; 66: 21�26.

[153] ULLRICH A, BELL JR, CHEN EY, HERRERA R, PETRUZZELLI LM, DULL TJ, GRAY A, COUS-SENS L, LIAO YC, TSUBOKAWA M, et al. Human insulin receptor and its relationship to the tyrosinekinase family of oncogenes. Nature 1985; 313: 756�761.

[154] VOGT B, CARRASCOSA JM, ERMEL B, ULLRICH A, HARING HU. The two isotypes of the humaninsulin receptor (HIR-A and HIR-B) follow different internalization kinetics. Biochem Biophys ResCommun 1991; 177: 1013�1018.

[155] VOJTEK AB, DER CJ. Increasing complexity of the Ras signaling pathway. J Biol Chem 1998; 273: 19925�19928.[156] VELAZQUEZ EM, MENDOZA S, HAMER T, SOSA F, GLUECK CJ. Metformin therapy in polycystic

ovary syndrome reduces hyperinsulinemia, insulin resistance, hyperandrogenemia, and systolic bloodpressure, while facilitating normal menses and pregnancy. Metabolism 1994; 43: 647�654.

[157] WALDHAUSER F, WEISSENBACHER G, FRISCH H, POLLAK A. Pulsatile secretion of gonadotropinsin early infancy. Eur J Pediatr 1981; 137: 71�74.

[158] WEBSTER NJG, EVANS L-G, CAPLES M, ERKER L, CHEW SL. Assembly of splicing complexes onexon 11 of the human insulin receptor gene does not correlate with splicing efficiency in-vitro. BMC MolBiol 2004; 5(7).

[159] WHITE MF. The insulin signaling system and the IRS proteins. Diabetologia 1997; 40: Suppl. 2�17.[160] WHITE MF, KAHN CR. The insulin signaling system. J Biol Chem 1994; 269: 1�4.[161] YAMAGUCHI Y, FLIER JS, YOKOTA A, BENECKE H, BACKER JM, MOLLER DE. Functional

properties of two naturally occurring isoforms of the human insulin receptor in Chinese hamster ovarycells. Endocrinology 1991; 129: 2058�2066.

[162] YAMAGUCHI Y, FLIER JS, BENECKE H, RANSIL BJ, MOLLER DE. Ligand-binding properties of thetwo isoforms of the human insulin receptor. Endocrinology 1993; 132: 1132�1138.

[163] ZYROMSKI NJ, MATHUR A, PITT HA, WADE TE, WANG S, NAKSHATRI P, SWARTZ-BASILEDA, NAKSHATRI H. Obesity potentiates the growth and dissemination of pancreatic cancer. Surgery2009; 146(2): 258�263.

Redaktor prowadz¹cy � Maciej Zabel

Otrzymano: 02.07 2009 r.Przyjêto: 25.08. 2009 r.Dr n. biol. Aleksandra Rojek Uniwersytet Medyczny im. K. Marcinkowskiego w Poznaniuul. Szpitalna 27/33 60-572 Poznañe-mail: [email protected]

Documents

RECEPTOR INSULINY I JEGO ZWI¥ZEK Z RÓﬂNYMI … fileStreszczenie: Insulina, wi„¿„c siŒ do swego receptora, odgrywa niezwykle wa¿n„ rolŒ w utrzymaniu home- ostazy ca‡ego