IGF系统在进化过程中的功能分化与调控机制2025-07-14 09:00:35
在低等生物中，IGF和胰岛素同时承担代谢调节和生长调控的双重功能；而在高等生物中，这两种功能发生了明确的分化：胰岛素主要作为代谢调节因子，而IGF-1和IGF-2则专职于生长调控。IGF-1和IGF-2主要通过IGF-1R介导其生物学效应。IGF-1R是一种在胚胎期和出生后广泛表达的跨膜糖蛋白，其结构与胰岛素受体高度相似，由两个α亚基和两个β亚基组成的异四聚体构成。从分子结构来看，成熟的IGF-1R具有明确的区域化功能：胞外区由α亚基构成，主要负责配体识别与结合；而胞内区则包含β亚基的酪氨酸激酶结构域，承担信号转导功能。在生理浓度下，IGF-1R以1:1的化学计量比结合配体。配体结合诱导受体发生显著的构象重排，其中IGF分子通过两个不同的结合位点与受体相互作用：高亲和力的位点1由L1结构域和αCT结构域的残基组成，而低亲和力的位点2则主要涉及FnIII-1结构域。值得注意的是，IGF-2具有双重受体结合特性，既可结合IGF-1R，也可与IGF-2R结合。然而，这两种受体在功能上存在本质差异：IGF-1R具有完整的信号转导能力，而IGF-2R主要参与IGF-2的溶酶体降解途径，不直接参与信号转导。从分子特征来看，IGF-1R是具有酪氨酸激酶活性的跨膜糖蛋白，而IGF-2R则是缺乏激酶活性的单链蛋白，这种结构差异决定了两者在IGF信号系统中的不同角色。同时，IGF-2的浓度水平还受到IGF2R的调控，IGF2R通过将IGF-2导向溶酶体降解途径来实现其浓度调控。
IGF-1R的激活主要触发两条经典的下游信号级联反应：PI3K-AKT/mTOR通路：由胰岛素受体底物启动，主要通过调控细胞代谢过程发挥作用；Ras-MAPK通路：通过含有SH2结构域的衔接蛋白Shc激活，主要调控细胞生长、分化等有丝分裂相关过程。这些信号通路不仅包含多种信号分子和调控节点，还与胰岛素信号系统存在广泛的交互作用，形成复杂的信号网络。这种信号通路的交叉对话使得IGF系统能够精确调控细胞的生理活动，同时也增加了信号转导的复杂性和可塑性。
出自《胰岛素样生长因子系统的组成及其生理功能的研究进展》 作者:李毓鑫，熊霞，何流琴.
