葡萄糖转运蛋白4在葡萄糖代谢的角色资料.ppt

the role of GLUT4 in glucose metaboilsm 葡萄糖转运蛋白 4在葡萄糖代谢的角色前言葡萄糖(C6H12O6 )又称为玉米葡糖、玉蜀黍糖,甚至简称为葡糖,是自然界分布最广且最为重要的一种单糖,它是一种多羟基醛。纯净的葡萄糖为无色晶体,有甜味但甜味不如蔗糖,易溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚。水溶液旋光向右,故亦称“右旋糖”。葡萄糖在生物学领域具有重要地位,是活细胞的能量来源和新陈代谢中间产物,即生物的主要供能物质。植物可通过光合作用产生葡萄糖。在糖果制造业和医药领域有着广泛应用。葡萄糖在人体内的代谢在人体内,葡萄糖代谢除了无氧酵解途径以外还有很多其他方式,比如有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖原的合成与分解途径、糖异生、糖醛酸途径等。葡萄糖转运蛋白体?葡萄糖转运体是一类镶嵌在细胞膜上转运葡萄糖的载体蛋白质,它广泛分布于体内各种组织。根据转运葡萄糖的方式分为两类:一类是钠依赖的葡萄糖转运(SGLT) ,以主动方式逆浓度梯度转运葡萄糖;另一类为易化扩散的葡萄糖转运(GLUT) ,以易化扩散的方式顺浓度梯度转运葡萄糖,其转运过程不消耗能量。 GLUT 目前已相继发现并鉴定了 12种 GLUTs ,分别命名为 GLUT1 — GLUT12 。每一种 GLUT 在组织、细胞中的分布及动力学性质都不同。这些蛋白都跨细胞膜 12次, 并且氨基端和羧基端都朝向细胞内。目前研究最多的是 GLUT1 ~ 5。然而由于不同的葡萄糖转运蛋白对萄萄糖具有不同的转运效率和转运动力学,因而它们的生理功能和组织分布完全不同(附表)。 GLUT5 主要负责果糖的转运,在生理条件下不参与葡萄糖的转运。其它四种葡萄糖转运蛋白根据对葡萄糖的亲和力又可以分为三组,其中 GLUT3 对葡萄糖的亲和力最高,而 GLUT2 最低。 GLUT1 和 GLUT4 对葡萄糖的亲和力介于 GLUT3 和 GLUT2 之间。 GLUT ? GLUT 是一组有着高度结构同源性的糖蛋白分子,所有的 GLUT 都具有 12 个跨膜节段的结构特征,均含有两个较大的环形结构,其中一个定位于第一、第二跨膜节段的细胞外区域,另一个定位于第六、第七跨膜节段的细胞内区域。其氨基末端及羧基末端均位于细胞膜的胞浆面。? GLUT 结构具有以下共同特点: ①具有 12 个跨膜螺旋环; ②螺旋环上存在 7个保守氨基酸残基; ③胞膜内面存在几个酸性和碱性氨基酸残基; ④具有两个保守的色氨酸残基; ⑤具有两个保守的酪氨酸残基。?细胞的糖代谢取决于细胞对葡萄糖的摄取,葡萄糖无法自由通过细胞膜脂质双层结构进入细胞,细胞对葡萄糖的摄入需要借助细胞膜上的葡萄糖转运体(glucose transporter , GLUT) 来完成葡萄糖转运蛋白-4 组织分布与生理功能 GLUT4 主要分布于脂肪细胞和肌肉细胞,它们都是所谓的胰岛素敏感性细胞,也就是说这些细胞在胰岛素刺激下葡萄糖摄入迅速升高。 GLUT4 在棕色脂肪中含量最高,其次是心肌,骨胳肌,平滑肌和白色脂肪。尽管这些组织中也有其它葡萄糖转运体的表达,如 GLUT1 ,但很多证据都表明, GLUT4 是胰岛素反应性转运体。一方面 GLUT4 是骨胳肌和脂肪中最丰富的转运体,而 3T3L1 脂肪细胞的分化中 GLUT4 的表达与胰岛素反应性糖摄入增加密切相关,同时在不同类型的脂肪细胞中, GLUT4 的表达量与各种细胞葡萄糖利用能力相符,而且 GLUT4 过量表达的 L6 细胞中胰岛素所刺激的葡萄糖转运明显升高 GLUT4 引起人们关注主要是由于胰岛素敏感性组织中,葡萄糖的摄入对维持血糖的内稳态具有重要的意义。骨胳肌葡萄糖利用在基础和高胰岛素情况下,占全身葡萄糖利用的比例分别为 20 %和 75 %~ 95 %。在高胰岛素的情况下,肌肉细胞所摄入的葡萄糖几乎全部都转化为糖原。在多数情况下,葡萄糖转运都是肌肉细胞葡萄糖利用的限制步骤,因此肌肉细胞葡萄糖的转运,对于全身葡萄糖的利用具有非常重要的意义。最近的一些实验证实,如用葡萄糖钳技术研究表明, 肌肉 GLUT4 水平与机体全身的葡萄糖利用率密切相关。对葡萄糖转运蛋白在骨胳肌大量表达的转基因小鼠的研究发现,这种小鼠血糖调定点改变,表现出低血糖,而同时骨胳肌糖原含量增加了十倍,乳酸含量增加了两倍。这些都说明骨胳肌葡萄糖转运是其糖原合成及糖酵解的限制步骤,而这对血糖内稳态有重要影响 GLUT4 的转运