IGF-1

Z BioInf

IGF-1

Insulinopodobny czynnik wzrostu 1 (IGF-1), zwany także somatomedyną C, to substancja o charakterze hormonalnym, której działanie jest podobne do insuliny. Najważniejszą funkcję odgrywa podczas rozwoju młodocianego ale ma także działanie anaboliczne u dorosłych osobników. Największa synteza IGF-1 występuje w okresie dojrzewania pomiędzy 13 a 18 rokiem życia. O kluczowej roli IGF-1 dla wzrostu organizmu świadczy fakt, iż jego syntetyczna pochodna – mekasermina, jest podawana osobą z niedoborem hormonu wzrostu. Natężenie syntezy IGF-1 jest złożone i może być także modyfikowane przez wielorakie czynniki jak: liczba dostarczonych kalorii, pora dnia, czynniki genetyczne, płeć, rasę, aktywność fizyczna, poziom stresu, stopień odżywienia organizmu, BMI, obecność określonych schorzeń, poziom hormonów estrogenowych oraz rodzaj dostarczanych ksenobiotyków.

Cząsteczka IGF-1 jest zbudowana z 70 aminokwasów ułożonych w pojedynczy łańcuch, który zawiera 3 wiązania disiarczkowe. Struktura przestrzenna IGF-1 jest przedstawiona na Rysunku 1.

Rysunek 1. Przestrzenna struktura cząsteczki IGF-1 (źródło: http://en.wikipedia.org/wiki/Insulin-like_growth_factor_1).

IGF-1 jest syntetyzowany głównie przez komórki wątroby jako hormon endokrynny ale także ma możliwość autokrynnego i parakrynnego oddziaływania. Synteza IGF-1 jest zależna od oddziaływania hormonu wzrostu i może być hamowana w stanach niedożywienia, niewrażliwości na hormon wzrostu, braku ekspresji receptorów hormonu wzrostu, lub w przypadku zaburzeń przekaźnictwa sygnału w szlaku indukowanym przez hormon wzrostu, zwłaszcza białek SHP i STAT5B. IGF-1 w 98% jest związany z jednym z 7 białek wiążących IGF-1 – IGFBP (a ang. IGF binding proteins), z czego najczęściej jest to Białki IGF-BP3 (około 80%). Wiązanie IGF-1 z białkiem IGF-BP3 odbywa się w stosunku 1:1. Niektóre z białek IGFBP mają hamujący wpływ na oddziaływanie IGF-1, np. białko powinowactwo IGF-1 do wiązania z białek IGF-BP2 i IGF-BP5 jest większe niż do receptora IGF-R. Stąd zwiększona ekspresja tych białek wpływa hamująco na oddziaływanie IGF-1.

Szlak sygnałowy aktywowany przez IGF-1 inicjuje związanie się IGF-1 ze swoistym receptorem błonowym IGFR1, obecnym na powierzchni wielu typów komórek. Związanie się IGF-1 do receptora IGF-R1, o właściwościach kinazy tyrozynowej, aktywuje za pośrednictwem białka IRS1 kaskadę PI3K/PDK1/Akt, jeden z najważniejszych szlaków podtrzymujących przeżycie i proliferację komórek, hamującym jednocześnie proces apoptozy poprzez blokowanie aktywności czynnika FoxO. IGF-1 aktywuje także drugi ważny szlak warunkujący proliferację komórek MEK/ERK. Kluczowe fizjologiczne działanie IGF-1 jest związane z regulacją metabolizmu glukozy w organizmie. IGF-1 hamuje syntezę glukozy w komórkach wątroby a poprzez zwiększenie syntezy GLUT4 zwiększa wychwyt obwodowej glukozy. Zmniejsza także wydzielanie insuliny. Schematyczna ilustracja najważniejszych szlaków sygnałowych indukowanych przez IGF-1 jest przedstawiona na rysunku 2.

Rysunek 2. Szlaki sygnałowe indukowane przez IGF-1 (źródło: http://www.nature.com/bonekeyreports/2013/131002/bonekey2013171/full/bonekey2013171.html).

IGF-1 ma także zdolność wiązania się z receptorem insulinowym, chociaż powinowactwo do specyficznego receptora IGF-R1 jest istotnie wyższe. Szlak sygnałowy insuliny aktywowany przez IGF-1 zachodzi tylko z siłą około 0.1 w porównaniu z oddziaływaniem samej insuliny. Ponieważ przy aktywacji receptora następuje jego dimeryzacja, zdarza się, iż utworzony dimer składa się z receptora IGF-R1 i receptora insulinowego IR.

IGF-1 jest głównym przekaźnikiem w organizmie sygnału indukowanego przez hormon wzrostu. Hormon wzrostu wytwarzany przez przedni płat przysadki mózgowej uwalniany do krwi pobudza syntezę IGF-1 w wątrobie. Uwolniony IGF-1 stymuluje wzrost organizmu pobudzając prawie każdy typ komórek, zwłaszcza mięśnie szkieletowe, chrząstki, kości, komórki wątroby, nerek, włókna nerwowe, komórki skóry, komórki hematopoetyczne oraz komórki płuc. Ponadto, IGF-1 reguluje procesy wzrostu i rozwoju komórki oraz syntezę DNA.

IGF-1 ma zbliżoną strukturę do białka IGF-2, które także może wiązać się z receptorem IGF-R lub z receptorem IGF-R2. Receptor IGF-R2 nie posiada jednak zdolności do przekazywania sygnału a jedynie wiąże cytokinę zmniejszają jej pulę.

Piśmiennictwo:

  1. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23428681
  2. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23391244
  3. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23182819
Osobiste