Несмотря на хорошо известную роль инсулина в регуляции углеводного обмена, его влияние на белковый обмен столь же значительно и многогранно, хотя и не всегда столь очевидно. Новое исследование, проведенное группой ученых из Университета Колорадо и опубликованное в журнале Cell Metabolism, углубляет наше понимание сложных механизмов, с помощью которых инсулин контролирует метаболизм аминокислот, и проливает свет на его ключевую роль в синтезе и разложении белка.
Исследование проводилось на мышечных клетках человека, поскольку мышцы играют центральную роль в белковом обмене. Результаты показали, что инсулин не только стимулирует поступление глюкозы в клетки, но и непосредственно модулирует экспрессию генов, ответственных за транспортировку и метаболизм аминокислот. Инсулин активирует сигнальные пути, включая PI3K/AKT и MAPK, которые, в свою очередь, регулируют активность факторов транскрипции. Среди этих факторов особое значение имеют MYC и ATF4, которые играют ключевую роль в контроле экспрессии генов, участвующих в синтезе белков (рибосом, белковых меток и транспортных белков), а также генов, ответственных за катаболизм (разложение) аминокислот.
В ходе исследования было отмечено, что инсулин повышает активность переносчиков аминокислот на клеточной мембране. Увеличение экспрессии генов, кодирующих транспортеры, таких как SLC1A5 (для глицина) и SLC3A2/SLC7A8 (системный транспортер L-аминокислот), обеспечивает более эффективное поступление аминокислот в митохондрии, центр синтеза белка в клетке. Это приводит к усилению синтеза новых белковых молекул и снижению протеолиза (разложения).
Кроме того, инсулин влияет на механизмы регуляции использования аминокислот для нужд клеточной энергии. При его активации активируются сигнальные пути, которые способствуют усилению окисления производной глюкозы - пировиноградной кислоты. Это альтернативный способ снабжения клеток энергией, который сокращает использование аминокислот в качестве субстрата для производства энергии и направляет их в первую очередь на синтез белка.
Помимо непосредственного воздействия на синтез, инсулин регулирует расщепление белка, контролируя уровень гормонов, таких как глюкагон и кортизол. Уровень глюкагона, который катализирует катаболизм белка, подавляется инсулином. Аналогичным образом, кортизол, гормон стресса, который способствует расщеплению мышечного белка, также увеличивает экспрессию генов при недостаточном потреблении инсулина.
Исследование подчеркивает тесную взаимосвязь между глюкозой и белковым обменом. Инсулин, выступая в роли "проводника", обеспечивает согласованность процессов поступления и распределения аминокислот в организме, поддерживая правильный баланс синтеза и разложения белка, необходимый для поддержания здоровья и нормального функционирования всех клеточных и системных процессов. Это открывает новые перспективы для разработки терапевтических стратегий, направленных на оптимизацию белкового обмена у пациентов с сахарным диабетом и другими нарушениями обмена веществ.