Efecto de la insulinemia sobre la expresión génica de enzimas glicolíticas y lipogénicas




La insulina es una proteína polipeptídica sintetizada en las células beta de los islotes de Langherhans del páncreas y se induce su secreción por el aumento de la glucosa sanguínea. Tiene la función de regular los niveles de glucosa en sangre y favorecer su almacenamiento en tejido muscular, adiposo y hepático. Ésta tiene un papel clave en las adaptaciones metabólicas vinculadas a los cambios en el estado de carbohidratos en la dieta. No sólo puede modular rápidamente la actividad de las proteínas específicas, sino también, a largo plazo, los cambios en su cantidad, modificando su tasa de transcripción.

El hígado es el órgano principal responsable de la conversión del exceso de carbohidratos de la dieta en triglicéridos. La glucosa puede ser metabolizada en el hígado para proporcionar sustratos, como acetil-CoA, para la síntesis de ácidos grasos. Luego, los ácidos grasos se incorporan en triglicéridos que funcionan como un reservorio de energía a largo plazo. Cabe destacar, que el exceso de carbohidratos también se traduce en la activación de varios genes que codifican las enzimas glucolíticas y lipogénicas implicados en el metabolismo de carbohidratos y lípidos, incluyendo la glucoquinasa (hexoquinasa IV) y la piruvato quinasa hepática por la vía de la glucólisis; la ATP-citrato liasa, acetil-CoA carboxilasa y la ácido graso sintasa por la vía de la lipogénesis; la glucosa 6-fosfato deshidrogenasa (G6PDH) y 6-fosfogluconato deshidrogenasa (6PGDH) por la vía de las pentosas fosfato, promoviendo así el almacenamiento a largo plazo de los carbohidratos y los triglicéridos.

El incremento de concentraciones de sustratos como la glucosa y los cambios en las concentraciones de insulina corresponde con la absorción de carbohidratos en el organismo. No sólo la insulina juega un papel importante como regulador lipogénico y glicolítico en la transcripción de genes, también los nutrientes son relevantes en la transcripción de genes y pueden ser independientes de ésta hormona. Hasta ahora, se ha propuesto una sola vía de señalización en la cual actúan estos elementos de forma sinérgica para la regulación de la transcripción: la vía de la proteína de unión de elemento regulador de esterol (sterol regulatory element binding protein ó SREBP).
Archivo:Glucosa Liberacion Insulina Pancreas.svg
Archivo:Glucosa Liberacion Insulina Pancreas.svg



Proteína de unión de elemento regulador de esterol (SREBP)

Se ha descubierto recientemente que la proteína SREBP funciona como mediador de la acción de la insulina sobre la glucoquinasa (GK). La insulina induce la transcripción de genes de ésta enzima, la cual es esencial para fosforilar la glucosa en glucosa 6-fosfato permitiendo la inducción del gen de la piruvato quinasa (PK) la cual se produce en ausencia de insulina, lo que demuestra que el metabolismo de la glucosa es necesario para la inducción de la mayoría de estos genes, siendo la insulina un intermediario de éstos efectos. SREBP se describió como un factor de transcripción que controla los genes implicados en la biosíntesis de colesterol, sin embargo, la isoforma de SREBP-1c se ha convertido en un importante mediador de la acción de la insulina en GK hepática y la expresión génica lipogénica. Se han descubierto dos elementos reguladores de esteroles (sterol regulatory element ó SRE) en el sitio promotor de la GK, los cuales interaccionan con la SREBP-1c induciendo la expresión de genes de la enzima. También, SREBP-1c tiene la capacidad de inducir genes de enzimas lipogénica por su capacidad para unirse a los SRE presentes en sus promotores. SREBP-1c es rápidamente inducida por la insulina al iniciar su cascada, proporcionando una vía para la mediación de la insulina de la expresión génica lipogénica y a su vez glucolítica.
  • Cascada de las MAP Quinasas:

En las siguientes animaciones se observan los procesos y las reacciones de las proteínas en la cascada de las Map quinasas activadas por la hormona de la insulina, y dando al final de toda la cascada distintos cambios genéticos!












De Interés:

Vídeos de la Diabetes Mellitus tipo II:











  • Se observa en la animación que la glucosa es la fuente principal de energía en el organismo y que su metabolismo es regulado por la insulina, la cual es secretada por el páncreas. La insulina actúa en sus receptores que están en musculo, adipocito, hígado y riñón formando la cascada que vimos anteriormente: la cascada del PI3K, permitiendo así la entrada de la glucosa en los tejidos. En el caso de la diabetes hay un déficit de insulina y esto causa que la glucosa no entre a los tejidos, lo que se traduce en los distintos signos y síntomas que presenta un paciente diabético.

Mas adelante se muestra un video de la acción de la insulina y varias animaciones acerca de la diabetes y sus causas.


Animaciones:


Acción de la Insulina en el Organismo!