ラパマイシン感受性経路は、インスリン受容体基質1のリン酸化とプロテアソーム分解を介してインスリンシグナル伝達をダウンレギュレートします。

インスリン受容体基質-1（IRS-1）はインスリン受容体の主要な基質であり、インスリンの多くの多面的作用を媒介するシグナル伝達分子を含むSRCホモロジー2ドメインのドッキングタンパク質として作用します。インスリン刺激は、IRS-1のセリン/スレオニンのリン酸化を誘発し、SDS-PAGEで移動性シフトを生成し、その後、長時間刺激後にIRS-1の分解が続きます。3T3-L1脂肪細胞におけるこれらの現象の分子メカニズムと機能的結果を調査しました。MEK阻害剤ではなく、PI 3-キナーゼ阻害剤またはラパマイシンは、インスリン誘発電気泳動移動度シフトとIRS-1の分解の両方をブロックしました。ホスファチジルイノシトール（PI）3-キナーゼ（P110CAAX）のP110サブユニットの膜標的型のアデノウイルス媒介発現は、ラパマイシンによって阻害されたIRS-1の移動性シフトと分解を誘発しました。特異的プロテアソーム阻害剤であるラクタサイスチンは、電気泳動移動度に影響を与えずにIRS-1のインスリン誘発性分解を阻害しました。移動性シフトの阻害は、IRS-1または下流のインスリンシグナル伝達のチロシンリン酸化に有意に影響しませんでした。対照的に、IRS-1分解の遮断は、長期にわたるインスリン治療中にAkt、p70 S6キナーゼ、およびマイトジェン活性化タンパク質（MAP）キナーゼの持続的な活性化をもたらしました。これらの結果は、インスリン誘発セリン/スレオニンのリン酸化とIRS-1の分解が、Pi 3-キナーゼの下流でRas/MAPキナーゼに依存しないラパマイシン感受性経路によって媒介されることを示しています。この経路は、プロテアソームによるIRS-1の分解につながります。これは、長時間刺激中の特定のインスリン作用のダウンレギュレーションにおいて主要な役割を果たします。

Insulin receptor substrate-1 (IRS-1) is a major substrate of the insulin receptor and acts as a docking protein for Src homology 2 domain containing signaling molecules that mediate many of the pleiotropic actions of insulin. Insulin stimulation elicits serine/threonine phosphorylation of IRS-1, which produces a mobility shift on SDS-PAGE, followed by degradation of IRS-1 after prolonged stimulation. We investigated the molecular mechanisms and the functional consequences of these phenomena in 3T3-L1 adipocytes. PI 3-kinase inhibitors or rapamycin, but not the MEK inhibitor, blocked both the insulin-induced electrophoretic mobility shift and degradation of IRS-1. Adenovirus-mediated expression of a membrane-targeted form of the p110 subunit of phosphatidylinositol (PI) 3-kinase (p110CAAX) induced a mobility shift and degradation of IRS-1, both of which were inhibited by rapamycin. Lactacystin, a specific proteasome inhibitor, inhibited insulin-induced degradation of IRS-1 without any effect on its electrophoretic mobility. Inhibition of the mobility shift did not significantly affect tyrosine phosphorylation of IRS-1 or downstream insulin signaling. In contrast, blockade of IRS-1 degradation resulted in sustained activation of Akt, p70 S6 kinase, and mitogen-activated protein (MAP) kinase during prolonged insulin treatment. These results indicate that insulin-induced serine/threonine phosphorylation and degradation of IRS-1 are mediated by a rapamycin-sensitive pathway, which is downstream of PI 3-kinase and independent of ras/MAP kinase. The pathway leads to degradation of IRS-1 by the proteasome, which plays a major role in down-regulation of certain insulin actions during prolonged stimulation.