Послушайте эту статью
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о естественном гормоне. Чтобы узнать о лекарствах, см. Глюкагон (лекарства) .
GCG
Доступные конструкции
PDBПоиск человеческого UniProt: PDBe RCSB
Список идентификационных кодов PDB

1BH0 , 1NAU , 2G49 , 2M5P , 2M5Q , %% s 4ZGM , 4APD , 3IOL , 1D0R , %% s 2L64 , 2L63

Идентификаторы
ПсевдонимыGCG , GLP1, глюкагон, GRPP, GLP-1, GLP2
Внешние идентификаторыOMIM : 138030 HomoloGene : 136497 GeneCards : ГКГ
Расположение гена ( человек )
Хромосома 2 (человек)
Chr.Хромосома 2 (человека) [1]
Хромосома 2 (человек)
Геномное местоположение для GCG
Геномное местоположение для GCG
Группа2q24.2Начинать162 142 882 п.н. [1]
Конец162 152 404 п.н. [1]
Паттерн экспрессии РНК
PBB GE GCG 206422 в формате fs.png
Дополнительные данные эталонного выражения
Генная онтология
Молекулярная функция• Связывание с белками GO: 0001948
• идентичное связывание с белками
• гормональная активность
• связывание с рецептором глюкагона
• связывание с рецептором
Сотовый компонент• цитоплазма
• просвет эндоплазматического ретикулума
• внеклеточная область
• просвет секреторной гранулы
• внеклеточный
Биологический процесс• негативная регуляция фазы выполнения апоптоза
• сигнальный путь рецептора, сопряженного с G-белком
• регуляция секреции инсулина
• клеточный ответ на стимул глюкагона
• позитивная регуляция фосфорилирования пептидилсерина
• позитивная регуляция импорта ионов кальция
• позитивная регуляция гистона H3-K4 метилирование
• позитивная регуляция фосфорилирования пептидил-треонина
• пищевое поведение
• позитивная регуляция каскада ERK1 и ERK2
• позитивная регуляция связывания белков
• клеточная пролиферация
• передача сигнала
• положительного регулирования активности протеинкиназы
• аденилатциклаз модулирующих G-белок рецептор сигнального путем
• протеинкиназа сигнализации
• положительное регулирования секреции инсулина , участвующая в клеточном ответ на стимул глюкозы
• ответ на голод
• отрицательное регулирование апоптотического процесса
• регулирование активность рецептора
• сигнальный путь рецептора, активирующего аденилатциклазу, связанный с G-белком
Источники: Amigo / QuickGO
Ортологи
РазновидностьЧеловекМышь
Entrez

2641

н / д

Ансамбль

ENSG00000115263

н / д

UniProt

P01275

н / д

RefSeq (мРНК)

NM_002054

н / д

RefSeq (белок)

NP_002045

н / д

Расположение (UCSC)Chr 2: 162.14 - 162.15 Мбн / д
PubMed поиск[2]н / д
Викиданные
Просмотр / редактирование человека

Глюкагон является пептидный гормон , произведенный альфа - клетками в поджелудочной железе . Он работает для повышения концентрации глюкозы и жирных кислот в кровотоке и считается основным катаболическим гормоном организма. [3] Он также используется в качестве лекарства для лечения ряда заболеваний. Его действие противоположно действию инсулина , который снижает уровень внеклеточной глюкозы. [4] Он производится из проглюкагона , кодируемого геном GCG .

Поджелудочная железа выделяет глюкагон, когда количество глюкозы в кровотоке слишком низкое. Глюкагон заставляет печень участвовать в гликогенолизе : преобразовании накопленного гликогена в глюкозу , которая попадает в кровоток. [5] С другой стороны, высокий уровень глюкозы в крови стимулирует высвобождение инсулина. Инсулин позволяет глюкозе поглощаться и использоваться инсулинозависимыми тканями. Таким образом, глюкагон и инсулин являются частью системы обратной связи, которая поддерживает стабильный уровень глюкозы в крови. Глюкагон увеличивает расход энергии и его уровень повышается в условиях стресса. [6] Глюкагон принадлежит к семейству гормонов секретинов .

Функция [ править ]

Глюкагон обычно повышает концентрацию глюкозы в крови , способствуя глюконеогенезу и гликогенолизу . [7] Глюкагон также снижает синтез жирных кислот в жировой ткани и печени, а также способствует липолизу в этих тканях, что заставляет их выделять жирные кислоты в кровоток, где они могут катаболизироваться для выработки энергии в тканях, таких как скелетные мышцы, когда это необходимо. . [8]

Глюкоза хранится в печени в виде полисахаридного гликогена, который представляет собой глюкан (полимер, состоящий из молекул глюкозы). Клетки печени ( гепатоциты ) имеют рецепторы глюкагона . Когда глюкагон связывается с рецепторами глюкагона, клетки печени превращают гликоген в отдельные молекулы глюкозы и высвобождают их в кровоток в процессе, известном как гликогенолиз . Когда эти запасы истощаются, глюкагон побуждает печень и почки синтезировать дополнительную глюкозу путем глюконеогенеза . Глюкагон выключает гликолиз в печени, в результате чего промежуточные продукты гликолиза переходят в глюконеогенез.

Глюкагон также регулирует скорость производства глюкозы посредством липолиза . Глюкагон вызывает липолиз у людей в условиях подавления инсулина (таких как сахарный диабет 1 типа ). [9]

Производство глюкагона, по-видимому, зависит от центральной нервной системы через пути, которые еще предстоит определить. Сообщалось, что у беспозвоночных животных удаление стеблей влияет на выработку глюкагона. Иссечение стебля у молодых раков вызывает гипергликемию, индуцированную глюкагоном. [10]

Механизм действия [ править ]

Метаболическая регуляция гликогена глюкагоном.

Глюкагон связывается с рецептором глюкагона, рецептором , связанным с G-белком , расположенным в плазматической мембране клетки. Изменение конформации рецептора активирует G-белки , гетеротримерный белок с субъединицами α, β и γ. Когда G-белок взаимодействует с рецептором, он претерпевает конформационное изменение, которое приводит к замене молекулы GDP , которая была связана с α-субъединицей, на молекулу GTP . Эта замена приводит к высвобождению субъединицы α из субъединиц β и γ. Альфа-субъединица специфически активирует следующий фермент в каскаде, аденилатциклазу .

Аденилатциклаза производит циклический аденозинмонофосфат (циклический АМФ или цАМФ), который активирует протеинкиназу А (цАМФ-зависимую протеинкиназу). Этот фермент, в свою очередь, активирует киназу фосфорилазы , которая затем фосфорилирует гликогенфосфорилазу b (PYG b), превращая ее в активную форму, называемую фосфорилазой a (PYG a). Фосфорилаза а - фермент, ответственный за высвобождение глюкозо-1-фосфата.из полимеров гликогена. Примером этого пути может быть соединение глюкагона с трансмембранным белком. Трансмембранные белки взаимодействуют с Gɑβ𝛾. Gɑ отделяется от Gβ𝛾 и взаимодействует с трансмембранным протеином аденилилциклазой. Аденилилциклаза катализирует превращение АТФ в цАМФ. цАМФ связывается с протеинкиназой А, и комплекс фосфорилирует киназу фосфорилазы. [11] Фосфорилированная киназа фосфорилазы фосфорилирует фосфорилазу. Фосфорилированная фосфорилаза отщепляет глюкозные единицы от гликогена в виде глюкозо-1-фосфата. Кроме того, скоординированный контроль гликолиза и глюконеогенеза в печени регулируется состоянием фосфорилирования ферментов, которые катализируют образование мощного активатора гликолиза, называемого 2,6-бисфосфатом фруктозы. [12]Фермент протеинкиназа A (PKA), который стимулировался каскадом, инициированным глюкагоном, также будет фосфорилировать один остаток серина бифункциональной полипептидной цепи, содержащей оба фермента фруктозо-2,6-бисфосфатазу и фосфофруктокиназу-2. Это ковалентное фосфорилирование, инициированное глюкагоном, активирует первое и ингибирует второе. Это регулирует реакцию, катализирующую 2,6-бисфосфат фруктозы (мощный активатор фосфофруктокиназы-1, фермента, который является первичной регулирующей стадией гликолиза) [13] , замедляя скорость его образования, тем самым подавляя поток пути гликолиза. и позволяя преобладать глюконеогенезу. Этот процесс обратим в отсутствие глюкагона (и, следовательно, в присутствии инсулина).

Стимуляция ПКА глюкагоном также инактивирует гликолитический фермент пируваткиназу в гепатоцитах. [14]

Физиология [ править ]

Производство [ править ]

Микроскопическое изображение, окрашенное на глюкагон

Гормон синтезируется и секретируется альфа-клетками (α-клетками) островков Лангерганса , которые расположены в эндокринной части поджелудочной железы. Продукция, которая в противном случае происходит свободно, подавляется / регулируется амилином, пептидным гормоном, совместно секретируемым с инсулином β-клетками поджелудочной железы. [15] По мере того, как уровень глюкозы в плазме снижается, последующее снижение секреции амилина смягчает его подавление α-клеток, обеспечивая секрецию глюкагона.

У грызунов альфа-клетки расположены на внешнем краю островка. Структура островков человека гораздо менее сегрегирована, и альфа-клетки распределены по островку в непосредственной близости от бета-клеток. Глюкагон также вырабатывается альфа-клетками желудка. [16]

Недавние исследования показали, что производство глюкагона также может происходить за пределами поджелудочной железы, причем кишечник является наиболее вероятным местом экстрапанкреатического синтеза глюкагона. [17]

Регламент [ править ]

Секреция глюкагона стимулируется:

  • Гипогликемия
  • Адреналин (через адренорецепторы β2, α2, [18] и α1 [19] )
  • Аргинин
  • Аланин (часто в результате трансаминирования пирувата / глутамата мышечного происхождения (см. Реакцию трансаминазы аланина ).
  • Ацетилхолин [20]
  • Холецистокинин
  • Желудочный ингибирующий полипептид

Секреция глюкагона подавляется:

  • Соматостатин
  • Амилин [21]
  • Инсулин (через ГАМК ) [22]
  • PPAR & gamma / ретиноида Х рецептора гетеродимер . [23]
  • Повышенное содержание свободных жирных кислот и кетокислот в крови. [24]
  • Увеличение производства карбамида
  • Глюкагоноподобный пептид-1

Структура [ править ]

Глюкагон представляет собой полипептид из 29 аминокислот . Его первичная структура в организме человека: NH 2 - His - Ser - Gln - Gly - Thr - Phe - Thr - Ser - Asp - Tyr - Ser - Lys - Tyr - Leu - Asp - Ser - Arg - Arg - Ala - Gln - Asp - Phe -Val - Gln - Trp - Leu - Met - Asn - Thr - COOH .

Полипептид имеет молекулярную массу 3485 дальтон . [25] Глюкагон - пептидный ( нестероидный ) гормон.

Глюкагон генерируется из расщепления проглюкагона по пропротеин конвертазы 2 в панкреатических островковых клетках альфа. В кишечных L клеток , проглюкагон расщепляется на альтернативные продукты глицентин, GLP-1 (ые эндогенные ), ПУ-2 и GLP-2 (способствуют росту кишечника). [26]

Патология [ править ]

Аномально повышенный уровень глюкагона может быть вызван опухолями поджелудочной железы , такими как глюкагонома , симптомы которой включают некролитическую мигрирующую эритему , [27] пониженное содержание аминокислот и гипергликемию . Это может произойти самостоятельно или в контексте множественной эндокринной неоплазии 1 типа [28]

Повышенный уровень глюкагона является основным фактором гипергликемического кетоацидоза при недиагностированном или плохо леченном диабете 1 типа. Когда бета-клетки перестают функционировать, инсулин и ГАМК поджелудочной железы больше не присутствуют, чтобы подавить беспрепятственный выброс глюкагона. В результате глюкагон высвобождается из альфа-клеток в максимуме, вызывая быстрое разложение гликогена до глюкозы и быстрый кетогенез. [29] Было обнаружено, что подгруппе взрослых с диабетом 1 типа потребовалось в среднем в 4 раза больше времени для достижения кетоацидоза при приеме соматостатина (ингибирует выработку глюкагона) без инсулина. [ необходима цитата ] Подавление глюкагона было популярной идеей лечения диабета, однако некоторые предупреждали, что это приведет к хрупкому диабету.у пациентов с достаточно стабильным уровнем глюкозы в крови. [ необходима цитата ]

Считается, что отсутствие альфа-клеток (и, следовательно, глюкагона) является одним из основных факторов, влияющих на крайнюю нестабильность глюкозы в крови в условиях тотальной панкреатэктомии .

История [ править ]

В 1920-х годах Кимбалл и Мурлин изучали экстракты поджелудочной железы и обнаружили дополнительное вещество с гипергликемическими свойствами. Они описали глюкагон в 1923 году. [30] Аминокислотная последовательность глюкагона была описана в конце 1950-х годов. [31] Более полное понимание его роли в физиологии и болезнях не было достигнуто до 1970-х годов, когда был разработан специальный радиоиммуноанализ . [ необходима цитата ]

Этимология [ править ]

Кимбалл и Мурлин ввел термин глюкагон в 1923 году , когда они первоначально назвали субстанция, Gluc новления агон ист. [32]

См. Также [ править ]

  • Кортизол
  • Сахарный диабет
  • Глюкагоноподобный пептид-1
  • Глюкагоноподобный пептид-2
  • Инсулин
  • Островки Лангерганса
  • Поджелудочная железа
  • Проглюкагон
  • Тирозинкиназа

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c GRCh38: Ensembl, выпуск 89: ENSG00000115263 - Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ "Human PubMed Reference:" . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  3. ^ Voet D, Voet JG (2011). Биохимия (4-е изд.). Нью-Йорк: Вили.
  4. Перейти ↑ Reece J, Campbell N (2002). Биология . Сан-Франциско: Бенджамин Каммингс. ISBN 978-0-8053-6624-2.
  5. Перейти ↑ Orsay J (2014). Биология 1: Молекулы . Examkrackers Inc. стр. 77. ISBN 978-1-893858-70-1.
  6. Перейти ↑ Jones BJ, Tan T, Bloom SR (март 2012 г.). «Миниобзор: глюкагон в стрессовом и энергетическом гомеостазе» . Эндокринология . 153 (3): 1049–54. DOI : 10.1210 / en.2011-1979 . PMC 3281544 . PMID 22294753 .  
  7. ^ Voet D, Voet JG (2011). Биохимия (4-е изд.). Нью-Йорк: Вили.
  8. ^ HABEGGER, KM, HEPPNER, KM, GEARY, N., BARTNESS, TJ, DIMARCHI, R. & TSCHÖP, MH (2010). «Пересмотр метаболических действий глюкагона» . Обзоры природы. Эндокринология . 6 (12): 689–697. DOI : 10.1038 / nrendo.2010.187 . PMC 3563428 . PMID 20957001 .  CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  9. ^ Liljenquist JE, Bomboy JD, Льюис С. Б., Sinclair-Смит BC, Войлок PW, Лейси WW, Crofford О.Б., Liddle GW (январь 1974). «Влияние глюкагона на липолиз и кетогенез у нормальных и диабетических мужчин» . Журнал клинических исследований . 53 (1): 190–7. DOI : 10.1172 / JCI107537 . PMC 301453 . PMID 4808635 .  
  10. ^ Leinen RL, Джаннини AJ (1983). «Влияние удаления стеблей на глюкагон-индуцированную гипергликемию у раков». Общество рефератов по неврологии . 9 : 604.
  11. ^ Ю. В, Шуай Н, Ahooghalandari Р, Gylfe Е, Tengholm А (июль 2019). «Глюкоза контролирует секрецию глюкагона, напрямую модулируя цАМФ в альфа-клетках» . Диабетология . 62 (7): 1212–1224. DOI : 10.1007 / s00125-019-4857-6 . PMC 6560012 . PMID 30953108 .  
  12. ↑ Hue L, Rider MH (июль 1987 г.). «Роль 2,6-бисфосфата фруктозы в контроле гликолиза в тканях млекопитающих» . Биохимический журнал . 245 (2): 313–24. DOI : 10.1042 / bj2450313 . PMC 1148124 . PMID 2822019 .  
  13. ^ Клаус TH, Эль-Маграби MR, Реген DM, Стюарт HB, McGrane M, Kountz PD, Nyfeler F, Pilkis J, Pilkis SJ (1984). «Роль фруктозо-2,6-бисфосфата в регуляции углеводного обмена». Актуальные темы регулирования сотовой связи . 23 : 57–86. DOI : 10.1016 / b978-0-12-152823-2.50006-4 . ISBN 9780121528232. PMID  6327193 .
  14. ^ FELIU JE, Hue L, Hers HG (август 1976). «Гормональный контроль активности пируваткиназы и глюконеогенеза в изолированных гепатоцитах» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 73 (8): 2762–6. Bibcode : 1976PNAS ... 73.2762F . DOI : 10.1073 / pnas.73.8.2762 . PMC 430732 . PMID 183209 .  
  15. ^ Чжан, Сяо-Си (2016). «Нейроэндокринный гормон амилин при диабете» . Мир J Диабет . 7 (9): 189–197. DOI : 10,4239 / wjd.v7.i9.189 . PMC 4856891 . PMID 27162583 .  
  16. ^ Unger RH, Cherrington AD (январь 2012). «Глюкагоноцентрическая перестройка диабета: патофизиологические и терапевтические изменения» . Журнал клинических исследований . 122 (1): 4–12. DOI : 10.1172 / JCI60016 . PMC 3248306 . PMID 22214853 .  
  17. ↑ Holst JJ, Holland W, Gromada J, Lee Y, Unger RH, Yan H, Sloop KW, Kieffer TJ, Damon N, Herrera PL (апрель 2017 г.). «Инсулин и глюкагон: партнеры на всю жизнь» . Эндокринология . 158 (4): 696–701. DOI : 10.1210 / en.2016-1748 . PMC 6061217 . PMID 28323959 .  
  18. ^ Layden BT, Durai V, Lowe WL (2010). «Рецепторы, связанные с G-белками, островки поджелудочной железы и диабет» . Природное образование . 3 (9): 13.
  19. ^ Skoglund G, Лундквист I, Арен B (ноябрь 1987). «Активация альфа-1- и альфа-2-адренорецепторов увеличивает уровни глюкагона в плазме у мышей». Европейский журнал фармакологии . 143 (1): 83–8. DOI : 10.1016 / 0014-2999 (87) 90737-0 . PMID 2891547 . 
  20. Перейти ↑ Honey RN, Weir GC (октябрь 1980 г.). «Ацетилхолин стимулирует высвобождение инсулина, глюкагона и соматостатина в перфузируемой поджелудочной железе цыпленка». Эндокринология . 107 (4): 1065–8. DOI : 10,1210 / эндо-107-4-1065 . PMID 6105951 . 
  21. ^ Чжан, Сяо-Си (2016). «Нейроэндокринный гормон амилин при диабете» . Мир J Диабет . 7 (9): 189–197. DOI : 10,4239 / wjd.v7.i9.189 . PMC 4856891 . PMID 27162583 .  
  22. ↑ Xu E, Kumar M, Zhang Y, Ju W, Obata T, Zhang N, Liu S, Wendt A, Deng S, Ebina Y, Wheeler MB, Braun M, Wang Q (январь 2006 г.). «Внутриостровковый инсулин подавляет высвобождение глюкагона через рецепторную систему GABA-GABAA». Клеточный метаболизм . 3 (1): 47–58. DOI : 10.1016 / j.cmet.2005.11.015 . PMID 16399504 . 
  23. ^ Krätzner R, Fröhlich F, Lepler K, Schröder M, Röher K, Dickel C, Tzvetkov MV, Quentin T, Oetjen E, Knepel W (февраль 2008 г.). «Гетеродимер рецептора гамма-ретиноида X, активируемого пролифератором пероксисом, физически взаимодействует с активатором транскрипции PAX6 для ингибирования транскрипции гена глюкагона». Молекулярная фармакология . 73 (2): 509–17. DOI : 10,1124 / mol.107.035568 . PMID 17962386 . S2CID 10108970 .  
  24. Перейти ↑ Johnson LR (2003). Основы медицинской физиологии . Академическая пресса. С.  643 -. ISBN 978-0-12-387584-6.
  25. ^ Unger RH, Орси L (июнь 1981). «Глюкагон и А-клетка: физиология и патофизиология (первые две части)». Медицинский журнал Новой Англии . 304 (25): 1518–24. DOI : 10.1056 / NEJM198106183042504 . PMID 7015132 . 
  26. ^ Orskov С, Holst JJ, Пулсен СС, Киркегаард Р (ноябрь 1987). «Поджелудочная и кишечная обработка проглюкагона у человека». Диабетология . 30 (11): 874–81. DOI : 10.1007 / BF00274797 (неактивный 2021-01-14). PMID 3446554 . CS1 maint: DOI неактивен с января 2021 г. ( ссылка )
  27. ↑ John AM, Schwartz RA (декабрь 2016 г.). «Синдром глюкагономы: обзор и обновленная информация о лечении». Журнал Европейской академии дерматологии и венерологии . 30 (12): 2016–2022. DOI : 10.1111 / jdv.13752 . PMID 27422767 . S2CID 1228654 .  
  28. ^ Оберг K (декабрь 2010). «Эндокринные опухоли поджелудочной железы». Семинары по онкологии . 37 (6): 594–618. DOI : 10,1053 / j.seminoncol.2010.10.014 . PMID 21167379 . 
  29. ^ Fasanmade О.А., Odeniyi И.А., Ogbera АО (июнь 2008). «Диабетический кетоацидоз: диагностика и лечение». Африканский журнал медицины и медицинских наук . 37 (2): 99–105. PMID 18939392 . 
  30. ^ Кимбалл С, Мурлиным J (1923). «Водные экстракты поджелудочной железы III. Некоторые реакции преципитации инсулина» . J. Biol. Chem . 58 (1): 337–348. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (18) 85474-6 .
  31. ^ Brömer Вт, Winn л, Беренс О (1957). «Аминокислотная последовательность глюкагона V. Расположение амидных групп, исследования кислотной деградации и краткое изложение последовательных доказательств». Варенье. Chem. Soc . 79 (11): 2807–2810. DOI : 10.1021 / ja01568a038 .
  32. ^ "История глюкагона - метаболизм, инсулин и другие гормоны - Диапедия, Живой учебник диабета" . www.diapedia.org . Архивировано из оригинала на 2017-03-27 . Проверено 26 марта 2017 .

Внешние ссылки [ править ]

Послушайте эту статью ( 10 минут )
Разговорный значок Википедии
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 16 августа 2019 года и не отражает последующих правок. ( 2019-08-16 )
( Аудио справка  · Больше устных статей )
  • PDBe-KB предоставляет обзор всей структурной информации, доступной в PDB для Human Glucagon.