Artigo Insulina

Transduo de sinal: um olhar sobre a insulinaSignal transduction: an overview on insulin

Adriana LUCHS1*

*Endereo para correspondncia:1Seo de Vrus Entricos. Servio de Virologia. Diviso de Biologia Mdica. Instituto AdolfoLutz. Av. Dr. Arnaldo, 355 CEP 01246-902 Cerqueira Csar So Paulo SP Fone: 3068-2909Recebido: 03/03/2006 Aceito para publicao: 18/05/2006

RESUMOOs esforos de muitos laboratrios tm concentrado no desenvolvimento de pesquisas e na descobertade vias moleculares que atuam na mediao da resposta pleiotrpica da insulina. Os estudos sobre omecanismo de ao insulnico levaram a descoberta do receptor tirosina quinase e vrias protenasligantes que so diretamente ativadas por meio de stios de tirosinas fosforiladas existentes nessesreceptores. A famlia dos substratos do receptor de insulina (IRSs) so as principais protenas envolvidasna transduo do sinal intracelular desencadeado pela insulina as quais so encontradas em uma grandevariedade de clulas e tecidos. Esse trabalho de reviso versa sobre o tema referente ao complexo doreceptor de insulina e a cascata de sinalizao induzida por esse hormnio.Palavras-chave. insulina, receptor insulnico, substrato do receptor insulnico (IRSs), sinalizaointracelular, stios tirosinafosforilados.

ABSTRACTSeveral laboratories efforts largely focus on investigating and discovering the molecular pathways thatmediate the pleotropic insulin responses. Studies on the mechanism of insulin action led to the discoveryof the insulin receptor tyrosine kinase, the central role of tyrosine phosphorylation during insulin signalingand various signaling binding proteins directly activated by phosphotyrosine motifs occurring in theactivated receptors complexes. Insulin receptors substrate family (IRSs) is the main proteins involvedin intracellular signaling pathways, and it is found in a large variety of cells and tissues. This paper is areview on insulin receptor complex and the signaling cascades induced by this hormone.Key words. insulin, insulin receptor, insulin receptor substrates (IRSs), intracelullar signaling,phosphotyrosine motifs.

Rev Inst Adolfo Lutz, 65(3): 157-164, 2006

RIALA6/1082

SUMRIO

Introduo .......................................................................................................................................... 158A Insulina ........................................................................................................................................... 158O Receptor de Insulina (IR) ............................................................................................................... 158Os Domnios SH2 e SH3 ................................................................................................................... 159Os Substratos do Receptor de Insulina (IRSs) ................................................................................... 160Fosfatidilinositol 3 quinase (PI3K) .................................................................................................... 161Protena Homloga ao Colgeno com Domnio SH2 (Shc) .............................................................. 162Protena Ras ....................................................................................................................................... 162A Protena Quinase B/Akt (PKB/Akt) ............................................................................................... 162Protena Tirosina Fosfatase 1D (PTP1D) .......................................................................................... 162Protena Tirosina Fosfatase 1B (PTP1B) .......................................................................................... 162Integrinas ........................................................................................................................................... 162Referncias ........................................................................................................................................ 163

ARTIGO DE REVISO/REVIEW ARTICLE

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Luchs A. Transduo de sinal: um olhar sobre a insulina. Rev Inst Adolfo Lutz, 65(3): 157-164, 2006

INTRODUO

A InsulinaA insulina uma protena de pequeno peso molecular

formada por duas cadeias polipeptdicas ligadas por pontesdissulfetos constitudas por 21 e 30 aminocidos,respectivamente. Essa protena sintetizada nas clulas pancreticas como uma longa cadeia de polipeptdiosproveniente de um nico gene, recebendo o nome de pr-insulina1. A pr-insulina composta por insulina e peptdeoC2. Esta molcula clivada por ao de uma enzima proteolticaaps a cadeia protica dobrar-se em um formato especfico. Aexciso de parte da cadeia polipeptdica de pr-insulina provocauma perda irreversvel da formao necessria para a protenadobrar-se espontaneamente em sua conformao normal1.Desde o seu isolamento, a insulina o hormnio peptdico maisintensamente estudado quanto a seu mecanismo de ao,refletindo sua importncia na biologia humana e medicina. Umentendimento bioqumico claro dos mecanismos insulnicos de mxima importncia3.

Insulina o agente anablico mais potentefisiologicamente conhecido4. Em nvel celular, este hormniocontrola o transporte inico, a captao de glicose e substrato(ex. aminocidos), bem como a fosforilao e desfosforilaode enzimas, alm de afetar o metabolismo de carboidratos,protenas e lipdios. Os efeitos desse hormnio variam desderespostas rpidas de sistemas de transporte e enzimas (desegundos a minutos) at modulaes lentas, como proliferaocelular, que pode levar horas para ser expressa. Alm dos seusbem conhecidos efeitos metablicos, h evidncias de queexera aes sobre componentes da estrutura celular como ocitoesqueleto. Adicionado complexidade da ao insulnica,h evidncias que sugerem que esse hormnio exera parte deseus efeitos metablicos via mudanas no volume celular3. Umadvida resta: ainda no est claro se as aes metablicas emitognicas da insulina compartilham uma via comum ou oresultado de duas ou mais vias divergentes que emanam de seureceptor5.

Longe da ativao do receptor, a insulina regula o graude fosforilao em serina e treonina, paradoxalmenteestimulando fosforilao de algumas protenas e causandodesfosforilao em outras4. Est claro que algumas, mas notodas desfosforilaes so efeitos insulnicos que controlam aelevao de 3, 5- monofosfato cclico de adenosina (AMPc),sendo a reduo deste nucleotdeo um dos mecanismosfisiolgicos mais importantes da ao insulnica. bemestabelecido que a insulina ativa uma, e provavelmente mais,AMPc fosfodiesterases responsveis pela reduo dos nveisde AMPc. O hormnio tambm inibe a produo de AMPcatravs da inibio da adenilato ciclase. Esse efeito faz comque o AMPc seja um mensageiro secundrio da insulina, emborano o principal6. Muitas dessas fosforilaes em serina/treoninaso compartilhadas com outros fatores de crescimento. Emcontraste, a desfosforilao de protenas uma caracterstica

nica da insulina, incluindo muitas enzimas envolvidas nometabolismo de glicose e lipdios, tais como piruvatodesidrogenase, glicognio sintetase e lpase sensvel ahormnio. Portanto essas desfosforilaes parecem ser crticaspara muitos dos efeitos metablicos do hormnio como sntesede lipdios e carboidratos e inibio de liplise4.

interessante notar que pr-insulina, insulina e fatoresde crescimento semelhantes insulina (IGFs) so peptdeosintimamente relacionados quanto a sua seqncia deaminocidos, estrutura tridimensional e atividades biolgicas.Enquanto a insulina age conhecidamente como um hormnioendcrino, o fator de crescimento relacionado insulina 1(IGF-1) classicamente considerado como um reguladorparcrino de crescimento e diferenciao celular. Ambos ospeptdeos se ligam com alta afinidade a distintos receptoresde membrana, os quais compartilham grande homologia. Apr-insulina capaz de se ligar ao receptor de insulina com10% menos afinidade que o hormnio original e promoveativao da sinalizao, mas provavelmente com efeitosbiolgicos diferentes. Em fibroblastos de embrio de frangosa pr-insulina descrita como mais efetiva que a insulina emestimular crescimento celular2.

O Receptor de Insulina (IR)O receptor de insulina (IR) est presente virtualmente

em todos os tecidos dos vertebrados, embora sua concentraovarie de 40 receptores em eritrcitos circulantes a 200 emadipcitos e hepatcitos7.

O gene do receptor humano est localizado no braocurto do cromossomo 19, sendo constitudo por mais de 150quilobases (Kb) e 22 xons, codificando um cDNA de 4,2 Kb.Este receptor migra com peso molecular de 300-400 kDa emeletroforese em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE)7. O IR sintetizado como pr-receptor e sofre uma srie de mudanasps-transducionais, incluindo ligao covalente, pontesdissulfeto, dimerizao e clivagem proteoltica para formar otetrmero 228. O IR consiste num heterotetrmero compostopor duas cadeias externas 9, as quais esto localizadastotalmente fora da membrana e possuem os stios de ligao insulina7 e duas cadeias transmembrnicas , as quais possuemo domnio intracelular tirosina quinase9,10 (Figura 1). A N-glicosilao ligada a aspargina presente no receptor umamodificao necessria para a dimerizao do mesmo,transporte intracelular e aquisio da capacidade de ligar-se ainsulina. Na subunidade , a glicosilao est envolvida comtransmisso transmembrnica do sinal, enquanto na subunidade parece promover o processamento do pr-receptor e seutransporte a partir do retculo endoplasmtico. Pr-receptoresretidos no retculo possuem domnios quinsicos ativos in vitro,mas so praticamente insensveis s estimulaes insulnicas8.

Uma ou duas molculas de insulina podem se ligar aoreceptor e os stios de ligao exibem um comportamentocooperativo negativo7. Esta ligao promove mudanasconformacionais, movendo os domnios quinsicos para perto,

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permitindo a fosforilao cruzada da tirosina 1.162 e tirosinasadjacentes presentes na ala de ativao. Depois da fosforilao,a tirosina 1.162 deslocada do stio ativo e presume-se que irestabilizar a nova conformao. Essas mudanas permitem aligao do adenosina trifosfato (ATP) e estimulam intensamentea atividade cataltica do receptor9.

A ativao da tirosina quinase presente na subunidade do receptor resulta numa imediata autofosforilao de seisresduos de tirosina, onde a mutao em um dos trs resduosdo domnio quinsico do receptor causa reduo na magnitudedo sinal insulnico e mutao nos trs stios inativacompletamente o receptor. Carel et al11 relatou em fibroblastosRat-1 que a deleo de 43 aminocidos do domnio C-terminaldo receptor resulta na dissociao entre efeitos metablicos emitognicos da insulina.

Protenas quinases so enzimas que catalisam atransferncia de grupos fosfatos para resduos de aminocidosdas protenas. No caso do receptor de insulina h uma reaode autofosforilao, levando a incorporao de grupos fosfatosdentro da subunidade do receptor. A insulina estimula afosforilao do receptor em 3-5 resduos de tirosina, sendoque esse efeito mximo em 1 minuto. A quinase uma vezativada parece manter o estado fosforilado mesmo na ausnciada insulina3. O receptor de insulina fosforila diretamenteinmeras protenas, incluindo a famlia dos substratos doreceptor de insulina (IRSs), protena homloga ao colgenocom domnio SH2 (Shc) e protena ligante de fator decrescimento 2 (Grb-2)12 (Figura 1).

Uma vez ativado, o receptor no sofre desfosforilaoou desativaes espontneas, sendo necessrio um processocatalisado por uma protena tirosina fosfatase celular parareverter os receptores ao seu nvel basal, ou seja, no estado dequinase inativa. A principal tirosina fosfatase do IR umaprotena integral de membrana chamada LAR (protena integralde membrana relacionada a antgeno de leuccito)13.

Entre as tirosinas quinases especficas, o grande grupodos receptores quinsicos ocupa um lugar especial devido asua natureza transmembrnica, pois so capazes de interpretardiretamente o sinal extracelular e iniciar a cascata de sinalizaodentro da clula14. Embora, saiba-se que esses receptorespossuam um papel decisivo na tumorignese, importanteenfatizar que eles tambm so reguladores cruciais dodesenvolvimento, crescimento e diferenciao tanto no adultoquanto no embrio9. Anlises moleculares de tumores humanosmostram que algumas malignidades esto associadas aoaumento da expresso ou amplificao de certos protoncogenesde receptores tirosina quinase. Para esses tumores nota-se umaforte relao estatstica entre amplificao/superexpresso e oprognstico clnico. Esses dados suportam a hiptese de queesses genes esto envolvidos, pelo menos, em estgios tardiosdo processo de transformao maligna, com a progressotumoral e metstase. O gene humano codificador para o receptorde fator de crescimento epidrmico (EGFR) encontradoamplificado em clulas de carcinoma de cabea e pescoo e

em 40% dos gliomas malignos. Rearranjos do DNA nesse geneamplificado levam a delees no domnio extracelular doreceptor. Esses receptores truncados no se acoplam ao liganteextracelular, mas exibem uma atividade de fosforilaoconstante. Como a formao tumoral geralmente consideradaum processo constitudo de mltiplos passos difcil avaliarem tumores humanos qual o papel dessas alteraes naexpresso de protoncogenes ou estruturas que poderiam estarenvolvidos na iniciao do tumor, progresso e metstase, ouseja, qual seria a conseqncia bioqumica e fisiolgica e comopoderiam contribuir para o fentipo neoplsico. Um exemplode superexpresso gnica de receptor tirosina quinase comoresponsvel na formao de um tumor fornecido pelo modelode gnese de melanoma em peixe, onde o agente transformadoridentificado foi um novo membro da subclasse I (receptoresrelacionados ao fator de crescimento epidrmico-EGF) dosreceptores tirosina quinsicos, o Xmrk (receptor tirosinaquinase do peixe Xhiphophoros semelhante ao receptor defator epidrmico)14.

O IR intimamente relacionado com o receptor do fatorde crescimento 1 relacionado insulina (IGFR-1)15, chegandoa exibir 70% de homologia. Sabe-se que concentraessuprafisiolgicas de insulina ligam-se ao IGFR-1, o qual regulaa proliferao das clulas in vivo e in vitro, atravs de trsmecanismos diferentes: mitognese, estabilizao e manutenodo fentipo transformado e proteo das clulas contraapoptose16. O mecanismo de autofosforilao quinsico similar ao que ocorre com receptores tirosina quinasemonomricos de fatores de crescimento, como os receptorespara fator de crescimento derivado de plaqueta (PDGFR) e defator de crescimento fibroblstico (FGFR) e EGFR15. Ainterao dos ligantes com receptores tirosina quinasegeralmente faz com que receptores monomricos seoligomerizem no plano da membrana e se autofosforilem atravsde uma reao intermolecular. Autofosforilao nos resduosde tirosina dentro do domnio cataltico est associada comativao enzimtica, enquanto fosforilaes em regies nocatalticas do domnio citoplasmtico providenciam stios deligao para protenas sinalizadoras9. A transfosforilao dereceptores monomricos gera stios que reconhecem protenasefetoras detentoras de domnios SH2, as quais se associamdiretamente com os respectivos receptores. J a autofosforilaode receptor de insulina geralmente causa a ativao do seusubstrato, o qual funciona como uma protena de ancoragempara outras molculas SH215.

O IR tambm fosforilado em resduos de serina etreonina no estado basal e em resposta a estimulao das clulaspor steres de forbol, anlogos do AMPc e pela prpria insulina.Algumas fosforilaes em serina diminuem a atividade tirosinaquinsica estimulada pela insulina7.

Os Domnios SH2 e SH3Vrios componentes da via de transduo do sinal

intracelular contm regies conhecidas como SH2 e SH3. Os

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domnios SH2 e 3 so regies homlogas aos stios nocatalticos da famlia de tirosina quinase Src e, portanto,respectivamente denominados: homlogo 2 a Src (SH2) ehomlogo 3 a Src (SH3). Os domnios SH2 so formados poruma cadeia lateral de arginina que interage com grupos fosfo-tirosina dos receptores tirosina quinsicos e outras protenascitoplasmticas. Os domnios SH3, por sua vez, apresentamgrande afinidade por resduos de prolina17 e so encontradosem vrias protenas que se associam ao citoesqueleto e amembrana. As protenas do citoesqueleto no possuem SH2,indicando que esses dois domnios no so obrigatoriamenteinseparveis. O papel dos domnios SH3 parece estar envolvidocom localizao subcelular. Sugere-se ento que os domniosSH2 e 3, quando combinados, confiram aos complexosmultiproteicos, localizao subcelular apropriada para aativao de vias de transduo do sinal especficas18.

Os Substratos do Receptor de Insulina (IRSs)O substrato 1 do receptor de insulina (IRS-1), foi

originalmente descoberto em clulas de hepatoma Fao comosendo uma ampla banda que surgiu durante a eletroforese emSDS-PAGE com uma massa molecular de aproximadamente185 kDa, sendo chamada pp185. Foi subseqentementeidentificado em vrias outras clulas e tecidos estimulados pelainsulina com peso variando de 160 a 190 kDa, sugerindo quesua fosforilao pode variar ou ser uma mistura de vriasfosfoprotenas diferentes. O IRS-1 imediatamente fosforiladoaps estimulao insulnica, indicando que exera um papelimportante nos passos iniciais da transduo do sinal ps-receptor19 (Figura 1).

A partir de clulas mielides foi descoberta e clonada umaprotena chamada 4PS, a qual exibia grande semelhana com oIRS-1, sendo posteriormente identificada como substrato 2 doreceptor de insulina (IRS-2) e principalmente expressa no msculo,pulmo, crebro, fgado, rins, corao e bao20 (Figura 1).

Em adipcitos de ratos a insulina induz a fosforilaode uma protena de 60 kDa, chamada pp60, a qual pode seassociar a Fosfatidilinositol 3 quinase (PI3K)21. Posteriormente,essa protena ficou conhecida como substrato 3 do receptor deinsulina (IRS-3)22 (Figura 1).

O substrato 4 do receptor de insulina (IRS-4) foiidentificado por Lavan et al23 sob a denominao de PY160.Esse novo membro da famlia das protenas IRSs sofriafosforilao em tirosina aps estmulo com insulina e IGF-1em clulas HEK293, mas era imunologicamente distinta doIRS-112 (Figura 1).

As protenas IRSs so compostas por um domnioterminal NH2 de homologia pleckstrin (PH) e um domnioligante a fosfotirosina (PTB), seguido por uma cauda terminalCOOH contendo mltiplas regies fosforiladas em tirosina. Osdomnios PH e PTB so bem conservados em cada uma dasprotenas IRSs e possuem uma estrutura quaternria comum,mas funcionam de maneira diferente quando acoplados ao IR.Estudos indicam que o domnio PH se ligue a fosfolipdios de

membrana ou regies cidas de vrias protenas10,24 e emborano interajam diretamente com os receptores, esses domniosaparentemente so necessrios para uma eficiente fosforilaoem tirosina promovida pelo receptor12. O domnio PTB interagecom regies NPEY (N = asparagina; P = prolina; E = glutamato;Y = tirosina) fosforiladas na regio de justamembrana dasubunidade do IR24. Os domnios PH e PTB do IRS-1 e 2possuem uma similaridade de 69 e 75%, respectivamente23. Odomnio PH do IRS-4 exibe um alto grau de homologia com odomnio presente no IRS-1, -2 e 3, sendo de 49, 50 e 43%,respectivamente. Por sua vez, o domnio PTB do IRS-4 tambmexibe um alto grau de homologia com o mesmo domnio dosIRS-1, -2 e 3, sendo 66, 62 e 43%, respectivamente23. A poroC-terminal dos domnios PH e PTB recebe o nome de domniosSAIN tambm conhecido por ligante NPXY (N = asparagina;P = prolina; X = qualquer aminocido; Y = tirosina) de Shc eIRS-1, sendo que o IRS-1 possui um e o IRS-2 dois. Osdomnios SAIN, tambm chamados domnios no-PTB, soimportantes para a interao com o receptor e esto poucoconservados entre as diferentes molculas de IRSs12. Essesresduos so as regies que se ligam s protenas contendodomnios SH2, incluindo as subunidades regulatrias da PI3K(p85, p55, p50, p83 e p55PIK), Grb-2, protenamultiadaptadora com estrutura de domnios SH3-SH3-SH3-SH2 (Nck), protena tirosina quinase citoplasmtica (c-fyn),fosfatase 2 que contem domnios de homologia SH2 (SH-PTP2 ou PTP1 D)24 e fosfolipase C (Plc)12 (Figura 1).

Portanto, os IRSs podem ser vistos como protenas commltiplos stios, os quais aps a fosforilao em tirosina ativamvrias vias sinalizadoras atravs da interao com protenascontendo domnios SH2. Conseqentemente, vrios efeitosbiolgicos da insulina poderiam ser separados na altura dafosforilao desses substratos, e mesmo por diferentes stiospresentes nos IRSs. Alternativamente, o tempo de durao emagnitude do sinal poderia ser um importante fator dediscriminao entre respostas biolgicas diferentes5.

A ocorrncia de quatro IRSs levanta uma questo queversa sobre a regra fisiolgica de cada uma dessas protenas.Apesar de similares, as IRSs possuem estruturas, padres defosforilao em tirosina pelo IR (e outros receptores) eassociao com protenas contendo domnios SH2 distintos,inclusive diferenas em relao a sua localizao dentro daclula, onde o IRS-1/2 esto comumente associados a estruturasintracelulares, enquanto o IRS-3/4 esto associados membranaplasmtica25. Muitos estudos sugerem que o IRS-1 medeiapreferencialmente os efeitos mitognicos da insulina e do IGF-1, enquanto o IRS-2 parece estar mais envolvido com a geraoda resposta metablica da insulina26. Outros dados indicam quein vivo o IRS-1 talvez seja responsvel pela sinalizao dereceptor de IGF-I e o IRS-2 pela sinalizao do receptor deinsulina12. Dados evidenciam que IRS-1/2 compartilham efeitosbiolgicos, uma vez que no decorrer da estimulao insulnicao IRS-1 e 2 medeiam antiapoptose e sntese de DNA24, masexercem papis tecido-especficos, onde o IRS-1 poderia

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exercer um papel proeminente no msculo esqueltico,enquanto o IRS-2 poderia ser dominante no fgado26.

Enquanto IRS-1 e -2 so expressos ubiquamente, aexpresso de IRS-4 praticamente restrita glndula pituitriae ao crebro24, principalmente telencfalo e mesencfalo. Ohipotlamo regula o comportamento de fome, acasalamento,nutrio, crescimento e controla respostas desencadeadas pelobaixo nvel de glicose no sangue. Essa regio do crebrocontm receptores de insulina, bem como outros receptoresque podem potencialmente requerer o IRS-4 para a transduodo seu sinal25. O IRS-4 expresso em clulas humanas,enquanto sua expresso em tecidos de camundongos estabaixo do nvel de deteco12.

Fantim et al25 trabalhando com camundongosdemonstrou que animais desprovidos de IRS-1 so menoresdo que os controles e so levemente resistentes insulina,exibem altos nveis plasmticos desse hormnio e fracatolerncia a testes de glicose e insulina. Entretanto, seus nveissanguneos de glicose so normais no estado alimentado e noalimentado. Em contraponto, camundongos carentes em IRS-2apresentam um tamanho semelhante aos seus respectivoscontroles, mas desenvolvem diabetes devido a uma combinaode resistncia insulina e incapacidade de proliferao dasclulas pancreticas. Camundongos sem IRS-3 noapresentam defeitos no crescimento e nem na homeostase deglicose. Por fim, camundongos deficientes em IRS-4 noexibem resistncia insulina e apresentam tamanholigeiramente menor. Por esses dados, pode-se inferir que o IRS-1 exerce um papel importante no crescimento, enquanto o IRS-2 desempenha uma funo admirvel na proliferao das clulas pancreticas e ambos cumprem ao na responsividade ainsulina dos tecidos mais importantes. Por outro lado, IRS-3 e4 parecem no ter um papel muito importante em nenhumdesses processos. A falta do IRS-3 pode ser suprida pelapresena de IRS-1 e 2. A ausncia de um fentipo marcantedevido falta de IRS-4 no surpresa, visto que sua expresso baixa em camundongos12.

Sabe-se que o IRS-4 interage com protenas contendodomnios SH2 como a PI3K, Grb-2, protena adaptadora II(Crk-II) e a protena adaptadora semelhante a Crk (CrkL)12,alm disso, observaes feitas em clulas 32D em relao sdiferenas na transduo do sinal mostraram que o IRS-1 e 4 se ligam fortemente a Grb-2 e aumentam a ativao deprotena quinase ativada por mitgeno (MAPK) durante aestimulao insulnica. O IRS-4 no possui os stios de ligaoSH2 na terminao COOH, portanto esta protena promoveuma fraca ativao da PI3K devido inabilidade do receptorde insulina em fosforilar suas regies YXXM (Y = tirosina;X = qualquer aminocido; M = metionina). Entretanto, ossinais mediados pelo IRS-4 so suficientes para estimular aatividade da PI3K e ativar a protena quinase B/Akt (PKB/Akt), mas falham em promover a ativao da protena quinasede frao ribossomal S6 (p70s6k). Na presena de interleucina3 (IL-3), o IRS-4 promove apoptose atravs de um mecanismo

no conhecido. Esse dado uma demonstrao clara dadiferente capacidade sinalizadora do IRS-4 quando comparadoa IRS-1 e -224.

Os IRS-1 e 2 foram encontrados como componentesda via de sinalizao de outros receptores como o hormnio decrescimento (GH), interleucina-9 (IL-9), interferon (INF),interferon (INF) e o fator inibidor de leucemia (LIF). Essesreceptores de citocinas utilizam vrios componentes da famliada Janus quinase (JK) para mediar a fosforilao de IRS-1 e215. Os outros fatores de crescimento podem ativar os mesmosintermedirios sinalizadores (geralmente em um grau maior quea insulina), mas no so capazes de mimetizar os aspectosmetablicos da ao insulnica27.

A via de sinalizao regulada pelo IRS-1 que inibe aapoptose durante estimulao insulnica talvez sejaindependente da PI3K. H ainda estudos que sugerem que osprodutos da PI3K amplificam o sinal antiapoptticoindependente da fosfotirosina atravs do recrutamento deelementos essenciais para a membrana plasmtica24.

Fosfatidilinositol 3 quinase (PI3K)Fosfatidilinositol 3 quinase (PI3K) um efetor da via

de sinalizao usada por vrios receptores tirosina quinase,incluindo o IR e o IGF-IR28 (Figura 1).

A PI3K uma enzima heterodimrica sinalizadoracomposta por uma subunidade cataltica (p110) associada auma subunidade regulatria (p85)24. A p85 formada por umdomnio SH3, domnio que contm homologia regio dequebra (BCR), flanqueada por duas seqncias ricas em prolina,dois domnios SH2 e uma regio inter-SH2 que contm o stiode ligao com a subunidade cataltica p110. A interao dosdomnios SH2 da subunidade reguladora da PI3K com regiesespecificas YXXM (Y = tirosina; X = qualquer aminocido; M= metionina) fosforiladas em tirosina presentes nos prpriosreceptores e nas protenas sinalizadoras intermedirias, taiscomo IRS-1 e IRS-2, induz a atividade enzimtica dasubunidade cataltica, p11028. Os produtos lipdicos da PI3Kmedeiam a ativao de vrias serina/treonina quinases,incluindo a quinase 1 e 2 dependentes de fosfolipdio (PDK1/PDK2), PKB/Akt, protena quinase C (PKC), protenaquinase C (PKC), p70s6k, entre outras. Essas serina/treoninaquinases desempenham funes na regulao de vriasrespostas biolgicas decorrentes da ativao de PI3K,incluindo ativao do transporte de glicose, sntese deglicognio, sntese de protenas, lipognese, antiliplise,mitognese e antiapoptose24.

Sabe-se que IR e IGF-1R ativados podem se associardiretamente com a subunidade p85 da PI3K, a qual interagecom a regio C-terminal dos receptores, portanto, deveexistir um mecanismo de ativao da PI3K independentedos IRSs. Embora ambos os receptores sejam capazes deinteragir a subunidade p85, isso ocorre de uma maneiradistinta, onde o IR mais eficiente nessa interao,resultando em respostas diferentes28.

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Protena Homloga ao Colgeno com Domnio SH2 (Shc)A protena Shc recebeu esse nome devido presena

do domnio SH2 e sua homologia ao colgeno (Fig. 1). Existemmltiplas protenas Shc, as quais so implicadas na sinalizaomitognica de vrios receptores tirosinas quinases, incluindoPDGFR e EGFR, interleucina-2 (IL-2), interleucina-3 (IL-3),fator estimulador de colnia em macrfago e granulcito (GM-CSF) e insulina29.

Protena RasA fosforilao em tirosina dos IRSs ou protenas Shc

pelo receptor tirosina quinase induz sua associao com odomnio SH2 da pequena protena adaptadora Grb-24. Odomnio SH2 da Grb-2 flanqueado por dois domnios SH3,os quais medeiam a sua ligao com o SOS (Son ofSevenless). A estimulao de clulas com agentes comoinsulina e fator de crescimento derivado de plaqueta (PDGF),resultam na fosforilao em serina/treonina de SOS e suadissociao do complexo Grb2-SOS (Fig. 1). O SOS responsvel pela troca de guanosina difosfato (GDP) porguanosina trifosfato (GTP) na protena Ras (codificada peloproto-oncogene ras). Uma vez ligada o estado ligado ao GTP,a Ras se associa com membros da famlia de protenasquinase Raf (uma quinase de serina/treonina), ativando estaltima30. A Raf ativada pode fosforilar a protena quinasequinase ativada por mitgeno (MAPKK ou MEK), umaquinase especfica de ao dupla que catalisa a fosforilaoem treonina e tirosina da protena quinase ativada pormitgeno (MAPK ou ERK), promovendo sua ativao. AMAPK por sua vez fosforila inmeros fatores de transcrionucleares e protenas citoplasmticas envolvidas naregulao de sntese macromolecular e mitognese, tais comofosfolipase A2 (PLA2), p70S6K e a quinase S6 ribossomal p90(p90Rsk)4 (Figura 1). Dessa forma, Ras funciona como umamolcula chave na converso de sinais antecedentes paraeventos posteriores envolvendo fosforilaes de serina/treonina quinases30. H evidncias que indicam que asprotenas IRSs aparentemente no esto envolvidas com aativao da Ras, pois tal ativao ocorre em clulasdesprovidas de IRSs ou expressando um mutante, portanto,a ativao da Ras deve ser mediada pela fosforilao exclusivade Shc. Entretanto, a ativao de Ras insuficiente paradesencadear a mitognese em clulas deficientes em IRSs,indicando que este tambm deve ser responsvel peloacoplamento de outra via independente de Ras, mas importantepara a mitognese dependente de estimulao insulnica15.

A Protena Quinase B/Akt (PKB/Akt)A regulao da protena quinase B (PKB/Akt) envolve

o recrutamento de vrias quinases para a membrana plasmtica(Fig. 1). O domnio PH da PKB/Akt interage com os produtosda PI3K, recrutando a PKB/Akt para a membrana plasmtica eexpondo-a para quinases dependentes de fosfolipdiosassociadas membrana. A PDK1 tambm se associa

membrana plasmtica atravs da interao com o domnio PHdos produtos da PI3K, catalizando a fosforilao da PKB/Akt30.

Protena Tirosina Fosfatase 1D (PTP1D)Protena tirosina fosfatase 1D (PTP1D), tambm conhecida

como SH-PTP2, SH-PTP3, PTP2C e Syp, uma enzimacitoplasmtica com dois domnios Src (domnios de tirosinafosforilas) de homologia 2 (SH2), sendo expressa numa grandevariedade de tipos celulares (Figura 1). Aps estimulao dasclulas com vrios fatores de crescimento distintos, PTP1D torna-se fosforilada em tirosina e associa-se com receptores ativados outirosina quisases citoplasmticas via seus domnios SH2. Estudosdemonstraram que a PTP1D necessria para a transduo dosinal gerado pela ativao do receptor de PDGF e de insulina,sendo capaz de ligar-se ao IRS-1 (Figura 1). Em contraste com oque ocorre com a via do receptor de PDGF, a ativao do receptorde insulina no resulta na fosforilao em tirosina dos resduos doPTP1D, impedindo sua ligao ao complexo Grb2-SOS, indicandoque o efeito positivo dessa fosfatase na sinalizao insulnica deveser mediado por outro mecanismo. Sabe-se que seu envolvimentocrtico na sinalizao da insulina esta relacionada com a regulaoda captao de glicose31.

Protena Tirosina Fosfatase 1B (PTP1B)A protena tirosina fosfatase 1B (PTP1B) esta

predominantemente localizada na superfcie citosslica doretculo endoplasmtico. Essa tirosina fosfatase exerce oprincipal papel na regulao da atividade do IR32, sendoconsiderada um regulador negativo da sinalizao insulnica,aps sua fosforilao direta por esse receptor33 (Figura 1). APTP1B no somente desfosforila o IR ativado pela ligaocom a insulina, mas tambm regula o percussor do IR durantea sua biossntese32. Esse fato bem evidenciado emcamundongos knockout, pois mostra que a falta de PTP1Besta associada a um aumento na sensibilidade insulnica, comotambm na resistncia obesidade. Esses estudos mostramque a inibio da PTP1B prove uma via atrativa para autilizao desse processo como uma terapia contra o diabetestipo 2 e a obesidade34.

IntegrinasEstudos prvios demonstraram a existncia de uma

ligao entre as vias de sinalizao utilizadas pelas integrinase aquelas empregadas pelos fatores de crescimento. Acredita-se que adeso seja necessria para que os fatores de crescimentoinduzam completamente seus efeitos intracelulares. Porexemplo: integrinas 51 exercem sinergia com o sinalinsulnico em clulas ovarianas de hamster chins. Esses efeitospodem ser mediados atravs do aumento da fosforilao emtirosina do receptor e de seus substratos, pois as integrinaspodem potenciar a via de sinalizao da insulina e do IGF-1,atravs da regulao da expresso de IRS-1 (Figura 1). Umafalha na adeso induz uma rpida diminuio do RNAm doIRS-1. Sabe-se que as integrinas induzem o recrutamento e

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ativao de tirosina quinases como a protena quinase ativadorade c-jun (JNK), protena quinase de adeso local (FAK), Src ea via das MAPK. Alm disso, h evidncias de que as integrinaspodem regular a transcrio do gene que codifica para IRS-1(Figura 1) via ativao de JNK mediada pela FAK. Tambmfoi demonstrado que FAK interage diretamente com o IRS-1,levando a fosforilao em tirosina deste ltimo e suaconseqente interao com protenas que possuem o domnioSH2, tais como p85, Grb-2 e PTP1 D, alm de ativar a PI3K26.

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Figura 1. Insulina atua via receptores do tipo tirosina quinase presentes namembrana celular, estimulando a fosforilao dos substratos do receptorinsulnico (IRSs). A fosforilao das protenas IRS(s) em seus resduos detirosina inicia uma complexa cascata de transduo de sinal, envolvendo acaptao de glicose, metabolismo, sntese de protenas e sobrevivncia celular.

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