Upload
tia-wasril
View
20
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
jurnal ipd
Citation preview
Kadar glukosa meningkat dengan cepat kembali normal (5-6 mM) bahkan setelah ingestions kalori besar, dan mereka dipertahankan pada tingkat yang hanya sedikit lebih rendah selama jangka panjang kelaparan. Kontrol tersebut mencegah disfungsi parah seperti kehilangan kesadaran akibat hipoglikemia dan toksisitas pada jaringan perifer dalam menanggapi hiperglikemia kronik diabetes. The seluler utama mekanisme pelepasan beban glukosa eksogen adalah transportasi glukosa insulin-dirangsang dalam otot rangka. Otot rangka kedua toko glukosa sebagai glikogen dan mengoksidasi untuk menghasilkan energi mengikuti langkah transportasi. Protein transporter glukosa utama yang menengahi serapan ini adalah salah satu isoform (nama Gene, SLC2A4, protein Nama: GLUT4) dari keluarga protein transporter gula mengandung domain 12-transmembran (Gambar 1). Transporter glukosa GLUT4 demikian mediator utama penghapusan glukosa dari peredaran dan tombol pengatur homeostasis glukosa seluruh tubuh. Di sini, kita membahas mekanisme pengaturan molekuler dan seluler yang diketahui untuk GLUT4, regulasi gen-nya, jalur perdagangan yang dan integrasi mereka dengan sinyal insulin, dan mendalam Efek GLUT4 diberikannya pada metabolisme seluruh tubuh. GLUT4 merupakan salah satu protein transporter 13 gula (GLUT1-GLUT12, dan HMIT) dikodekan dalam genom manusia (Joost dan Thorens, 2001; Kayu dan Trayhurn, 2003) yang mengkatalisis transportasi heksosa melintasi membran sel melalui sebuah mekanisme difusi fasilitatif ATP-independent (Hruz dan Mueckler, 2001). Transporter gula ini menampilkanperbedaan kinetika dan substrat masing kekhususan, sehingga GLUT5 dan mungkin GLUT11 adalahkemungkinan fruktosa transporter. GLUT4 sangat diungkapkan dalam jaringan adiposa dan otot rangka, tetapi jaringan ini juga mengungkapkan kohort selektif ini transporter lainnya. Dalam kasus otot rangka, GLUT1, GLUT5, dan GLUT12 secara signifikan berkontribusi pada penyerapan gula selain GLUT4 (Stuart et al., 2000, 2006), sementara di adipose GLUT8 jaringan, GLUT12, dan HMIT juga diungkapkan (Wood et al, 2003;. Kayu dan Trayhurn, 2003). Namun, GLUT4 menampilkan ciri khas dari disposisi sebagian besar intraseluler dalam keadaan tidak distimulasi yang akut didistribusikan ke membran plasma di respon terhadap insulin dan lainnya rangsangan (Bryant et al., 2002;Ceko dan Corvera, 1999).GLUT4 mengandung urutan unik yang N- dan COOHterminal
domain sitoplasma yang mengarahkan karakteristik
Kemampuan perdagangan membran (Gambar 1). ini termasuk
urutan N-terminal khas dengan berpotensi kritis
residu fenilalanin (Piper et al, 1993;. Araki et al., 1996;
Melvin et al., 1999; Al-Hasani et al., 2002), serta dileucine
dan motif asam di ujung COOH (Corvera et al.,
1994; Garippa et al., 1996; Shewan et al., 2000; Sandoval
et al., 2000; Martinez-Arca et al., 2000). Motif ini kemungkinan
mengatur aspek kinetik dari kedua endositosis dan eksositosis
dalam sistem perdagangan terus daur ulang. itu
COOH terminus LL dan motif asam juga hadir dalam
protein aminopeptidase (IRAP) bahwa dalam adiposit adalah
sama diasingkan dalam GLUT4 diperkaya intraseluler
membran dan sangat responsif terhadap tindakan insulin
(Johnson et al, 1998, 2001;.. Hou et al, 2006). ini
pertimbangan menempatkan GLUT4 pada antarmuka dua menarik
bidang signaling biologi-insulin dan membran
perdagangan.GLUT4 Adalah Kunci Penentu Glukosa
homeostasis
Sebuah peran sentral untuk GLUT4 dalam metabolisme seluruh tubuh adalah
sangat didukung oleh berbagai rekayasa genetika
model tikus di mana ekspresi transporter yang baik
ditingkatkan atau ablasi pada otot atau jaringan adiposa atau
dua duanya. Seluruh tubuh GLUT4 / mouse itu sendiri mungkin kurang
informatif karena peningkatan regulasi mekanisme kompensasi
yang dapat meningkatkan kelangsungan hidup hewan-hewan ini (Katz
et al., 1995; Stenbit et al., 1996). Namun, heterozigot
GLUT4 + / tikus yang menampilkan penurunan protein GLUT4 di
otot dan jaringan adiposa menunjukkan resistensi insulin yang diharapkan
dan kecenderungan ke arah diabetes yang konsisten
dengan peran utama dari GLUT4 di pembuangan glukosa (Rossetti
et al., 1997; Stenbit et al., 1997; Li et al., 2000). Menariknya,
berlebih dari ekspresi GLUT4 di skeletal
otot GLUT4 + / hewan tersebut melalui persilangan dengan
tikus transgenik menormalkan sensitivitas insulin dan glukosa
toleransi (Tsao et al., 1999). Tikus transgenik mengekspresikan
tingkat tinggi GLUT4 dalam jaringan adiposa (Shepherd et al.,
1993; Tozzo et al., 1995) atau dalam otot rangka (Tsao
et al., 1996, 2001) pada gilirannya keduanya sangat sensitif insulin
dan glukosa toleran.Sebaliknya, penurunan bersyarat dari GLUT4 baik adiposa
jaringan atau otot rangka menyebabkan resistensi insulin
dan kejadian kira-kira setara hewan diabetes
(Zisman et al, 2000;.. Abel et al, 2001). Hal ini terutama
mengejutkan dalam kasus mantan karena jaringan adiposa
menyumbang hanya sebagian kecil dari total glukosa tubuh
pembuangan (James et al., 1985). Depletions spesifik jaringan ini
GLUT4 memiliki efek mendalam pada metabolisme lainnya
jaringan. Sebagai contoh, tikus dengan GLUT4-otot tertentu
display defisiensi penurunan respon insulin dalam
jaringan adiposa dan hati (Zisman et al., 2000), sedangkan yang
dengan otot GLUT4 penipisan pameran-adiposa khusus
dan resistensi insulin hati (Abel et al., 2001). Dalam spesifik otot
Tikus knockout GLUT4, ini setidaknya sebagian
dimediasi melalui kadar glukosa darah tinggi yang terjadi
pada hewan KO bersyarat, yang sekunder
mengganggu sinyal insulin (Kim et al., 2001). Hebatnya,
berlebih dari GLUT4 dalam jaringan adiposa otot-spesifik
GLUT4 tikus kekurangan mengatasi glukosa
intoleransi dan diabetes (Carvalho et al., 2005). Baru-baru ini,
telah melaporkan bahwa retinol mengikat protein
(RBP4) dilepaskan ke serum dari GLUT4-kekurangan
jaringan adiposa (Yang et al., 2005), dan RBP4 yang mungkin
berkontribusi terhadap resistensi insulin dari obesitas dan diabetes
individu (Graham et al., 2006). Mekanisme
yang glukosa merasakan melalui GLUT4 dapat beroperasi untuk
mengintegrasikan metabolisme seluruh tubuh telah baru-baru ini
Ulasan (Herman dan Kahn, 2006).
Meskipun GLUT4 permukaan sel sangat tergantung pada
insulin in vitro, otot-spesifik (Mirko) atau adiposespecific
(FIRKO) tikus knockout reseptor insulin menghasilkan
fenotipe metabolik mengejutkan ringan dibandingkan dengan
tikus GLUT4 KO bersyarat yang dijelaskan di atas.
Tikus Mirko memiliki massa lemak diperbesar dengan peningkatan serum
trigliserida dan asam lemak bebas, tetapi sebaliknya memiliki
homeostasis yang normal seluruh tubuh glukosa (Bruning et al.,
1998). Penyerapan glukosa insulin-dirangsang sangat berkurang
di Mirko otot, tetapi tingkat glikogen otot normal,
menunjukkan mekanisme kompensasi yang mungkin untuk
impor glukosa (Kim dan Accili, 2002;. Fernandez et al,
2001). Tikus FIRKO memiliki resistensi insulin yang parah di
jaringan adiposa namun dilindungi dari usia dan hyperphagia-induced
intoleransi glukosa (Bluher et al., 2002). ini
menguntungkan fenotipe metabolik mungkin hasil dari peningkatan
adiponektin dan sekresi leptin dan ditingkatkan
metabolisme lipid seluruh tubuh (Xue dan Kahn, 2006).
Dengan demikian, GLUT4 pada otot dan jaringan adiposa sangat diperlukan
untuk homeostasis glukosa global yang normal, sedangkan insulin
reseptor dalam jaringan tersebut muncul jauh lebih penting.
Analisis model tikus di atas juga menyoroti
Potensi pemisahan antara penyerapan glukosa dibandingkan
sintesis trigliserida dan penyimpanan dalam adiposit tersebut. itu
-adiposa spesifik GLUT4 tikus kekurangan memiliki lemak normal
massa dan ukuran adiposit (Bluher et al., 2002). Dalam ketiadaan
impor gula yang kuat dan glikolisis, trigliserida
sintesis dalam adiposit dapat melanjutkan melalui ditingkatkan Gliseroneogenesis
berdasarkan substrat yang berasal dari hati dan
otot (Reshef et al., 2003). Di sisi lain, kurangnya
tindakan lipogenik dan antilipolytic insulin dalam adiposit
dari FIRKO tikus menyebabkan berkurangnya massa lemak.
Pengamatan ini konsisten dengan konsep bahwa
adiposit adalah tempat utama untuk energi (trigliserida) penyimpanan
tapi tidak glukosa pembuangan, yang sebagian besar terjadi pada otot.
Jika hal ini terjadi, mengapa glukosa GLUT4-dimediasiserapan dalam adiposit yang berkembang menjadi penginderaan kritis
Mekanisme untuk mempertahankan homeostasis glukosa seluruh tubuh?
Mungkin jawaban untuk pertanyaan ini adalah bahwa insulin-diatur
Konten GLUT4 pada adiposit plasma
membran erat mencerminkan status gizi dan karena itu
sensor energi yang sensitif dan dapat diandalkan.
Pengendalian endogen GLUT4 Ekspresi
Efek mendalam pada homeostasis glukosa seluruh tubuh
diamati pada model tikus kekurangan GLUT4 atau
berlebih meningkatkan potensi penting fisiologis
perubahan ekspresi GLUT4 endogen
di negara-negara yang berbeda. Contoh menarik adalah
downregulation ekspresi GLUT4 dalam jaringan adiposa
obesitas (Olefsky et al, 1988;. Garvey et al, 1991;. Sinha
et al., 1991) dan peningkatan regulasi ekspresi GLUT4 di
otot rangka dalam menanggapi latihan (Ren et al., 1994;
Kraniou et al., 2000; Holmes dan Dohm, 2004) atau tiroid
Hormon (Weinstein et al, 1991;.. Torrance et al, 1997a,
1997b). Juga, ekspresi GLUT4 yang sangat menurun di
atrofi otot (Didyk et al, 1994;.. Blakemore et al,
1996) dan denervasi (Blok et al, 1991;. Henriksen
et al., 1991; Coderre et al., 1992), konsisten dengan penurunan
kebutuhan energi dalam kondisi ini. sinyal
dari sel-sel saraf dalam bentuk neuregulins dapat memediasi
beberapa efek ini (Jo et al, 1995;. Suarez et al., 2001).
Perubahan dalam tingkat protein GLUT4 bisa menerjemahkan
dalam perubahan toleransi glukosa jika efek yang diamati
pada tikus transgenik berlaku untuk fisiologi normal. Dengan demikian, terapi
strategi berdasarkan pada peningkatan ekspresi GLUT4
dapat memfasilitasi penemuan obat. Untuk alasan ini
mekanisme yang mengatur ekspresi GLUT4 penting
untuk memperjelas, dan ada banyak wilayah subur untuk eksplorasi
dalam bidang ini.
Ekspresi spesifik jaringan GLUT4 di jaringan adiposa,
otot rangka, dan otot jantung, serta regulasi yang
dengan berpuasa dan refeeding, yang diberikan dalam kb 2.4
Segmen DNA pada 50 wilayah gen GLUT4 (Liu
et al., 1992). Untuk ekspresi-otot tertentu skeletal, daerah
antara 522 dan 420 telah disimpulkan menjadi penting
pada tikus transgenik (Thailand et al., 1998). wilayah ini
mengandung faktor jelas miosit penambah (MEF) 2
mengikat domain di 466-457 yang sangat penting untuk menentukan
ekspresi jaringan (Liu et al., 1994) dan meningkat
Ekspresi GLUT4 selama regenerasi otot (Moreno
et al., 2003). Dekat daerah yang sama ini telah diusulkan
bahwa reseptor hormon tiroid dan myoD membentuk kompleks
dengan MEF2 untuk mengatur ekspresi GLUT4 (Santalucia
et al., 2001). Namun, modulasi ekspresi GLUT4
oleh denervasi tidak tampaknya memerlukan wilayah ini
(Tsunoda et al., 2000). Domain lain yang telah terlibat
dalam ekspresi spesifik jaringan disebut Domain I
dan termasuk wilayah 742-712 relatif terhadap inisiasi
situs untuk transkripsi (Oshel et al., 2000). faktor A
diistilahkan GEF muncul untuk beroperasi di wilayah ini berkaitan
dengan MEF2A (Ksatria et al., 2003), tetapi diduga
50kd GEF identik secara berurutan untuk segmen yang lebih besar
protein (HDBP1) yang mengatur transkripsi
Huntington polipeptida di otak (Tanaka et al., 2004).
Ini dan data lainnya telah baru-baru dikaji secara rinci
(Olson dan Knight, 2003;. Zorzano et al, 2005), dan
menyarankan mode kompleks regulasi GLUT4 pada transkripsi
Tingkat yang kurang dipahami saat ini. Lebih Lanjut,
apakah ada mekanisme yang selektif
mengatur terjemahan atau degradasi protein GLUT4 atau
mRNA tidak diketahui.
Signaling Mekanisme yang akut
mengatur GLUT4
Kedua insulin dan olahraga akut merangsang perekrutan GLUT4
pada permukaan sel sel otot dan adiposa independen
transkripsi atau terjemahan (Herman dan Kahn,
2006; Rose dan Richter, 2005). Dua Namun demikian, ini
rangsangan fisiologis memulai mekanisme signaling yang berbeda
yang mengarah pada peningkatan translokasi GLUT4 dan glukosa
serapan (Gambar 2). Jalur sinyal insulin untuk
GLUT4 telah dibahas secara rinci dalam ulasan terbaru
(Bryant et al, 2002;. Watson et al, 2004a;.. Thong et al,
2005). Insulin kanonik jalur pensinyalan yang dipicu
oleh aktivasi reseptor insulin (IR) tyrosine kinase
menyebabkan tirosin phoshphorylation reseptor insulin
protein substrat (IRS) dan perekrutan mereka PI 3-kinase,
yang mengkatalisis konversi phosphatidylinositol
(4,5) P2 ke phosphatidylinositol (3,4,5) P3 (dilambangkan PIP3).
PIP3 pada gilirannya memicu aktivasi protein kinase
Akt melalui tindakan dua protein kinase menengah,
PDK1 dan Rictor / mTOR (Vanhaesebroeck dan
Alessi, 2000; Sarbassov et al., 2005b). persyaratan
ini reaksi keseluruhan sebagian besar telah dikonfirmasi dalam
vivo menggunakan model tikus rekayasa genetika (Nandi
et al., 2004; Plum et al., 2005), dan lebih baru-baru ini oleh siRNA
percobaan knockdown dalam sel kultur (Jiang et al.,
2003; Mitra et al., 2004; Zhou et al., 2004; Tang et al.,
2005). Menariknya, Akt2 daripada Akt1 atau isoform Akt3
tampaknya mengontrol GLUT4 perdagangan adiposa dan
sel-sel otot serta memediasi sinyal insulin untuk mengontrol
Output glukosa dalam hati (Cho et al, 2001a;. Bae et al., 2003;
Jiang et al., 2003), sedangkan isoform Akt1 muncul untuk mengontrol
sel dan ukuran tubuh (Cho et al, 2001b;.. Whiteman et al,
2002) dan Akt3 mengontrol ukuran otak (Easton et al., 2005).
Substrat dari Akt2 yang dapat memediasi efek insulin pada
mesin GLUT4 perdagangan sedang aktif diselidiki.
The GTPase mengaktifkan protein TBC1D4, dinotasikan
AS160, adalah substrat seperti (Kane et al., 2002) yang
mengkatalisis inaktivasi protein Rab 2A, 8A, 10 dan 14
in vitro. Protein Rab adalah penyelenggara kritis intraseluler
perdagangan membran (Zerial dan McBride, 2001). ekspresi
dari AS160 mutan kurang-Akt spesifik fosforilasi
situs menghambat insulin-dirangsang GLUT4 translokasi
(Sano et al., 2003), menunjukkan itu adalah regulator negatif
yang sendiri dihambat oleh insulin melalui Akt. AS160 mengikat
untuk IRAP telah dibuktikan, meskipun ada bertentangan
klaim tentang apakah interaksi tersebut
dipengaruhi oleh fosforilasi Akt dari AS160 (Larance
et al., 2005; Mematuk et al., 2006). Hal ini juga dicatat bahwa
Interaksi AS160 dengan 14-3-3 protein tergantung pada
Akt fosforilasi residu Thr642 nya (Ramm et al.,
2006). AS160 berperan dalam GLUT4 insulin-dirangsang
Seleksositosis tetapi tidak penghambatan GLUT4 endositosis
(Zeigerer et al., 2004). RNAi knockdown dari AS160 meningkat
Tingkat GLUT4 basal pada permukaan adiposit,
konsisten dengan perannya diusulkan dalam retensi GLUT4 intraseluler
yang lega pada stimulasi insulin (Eguez
et al., 2005; Larance et al., 2005). Namun, AS160 knockdown
hanya sebagian melepaskan kolam intraseluler
GLUT4 dimobilisasi oleh insulin, dan analisis yang cermat menunjukkan
bahwa protein substrat Akt diketahui lainnya harus membuat besar
kontribusi untuk keseluruhan peraturan GLUT4 oleh insulin
(Eguez et al, 2005;. Gonzalez dan McGraw, 2006, Bai
et al., 2007).
Kontraksi otot juga meningkatkan AS160 fosforilasi,
tapi mungkin melakukannya dengan PI 3-kinase mekanisme independen
(Bruss et al, 2005;. Kramer et al, 2006;. Deshmukh
et al., 2006). Kontraksi yang diinduksi AS160 fosforilasi
dimediasi melalui jalur AMPK, memberikan potensi
konvergensi insulin dan latihan-menengahi sinyal
untuk GLUT4 (lihat Gambar 2; Jessen dan Goodyear,
2005; Kramer et al., 2006; Treebak et al., 2006). di
Sebaliknya, sekaligus mengganggu AMPK dan Akt
gagal untuk benar-benar menghambat kontraksi yang disebabkan AS160
fosforilasi, konsisten dengan sinyal tambahan terkemuka
untuk GLUT4 translokasi (Gambar 2). Menariknya, kalmodulin
mengikat AS160 dalam Ca2 + secara -dependent
(Kane dan Lienhard, 2005), dan pengobatan sel T dengan
kalsium ionofor meningkatkan kadar AS160 mRNA (Matsumoto
et al., 2004). Selanjutnya, tampak bahwa AS160 adalah
target penyakit metabolik yang berkaitan dengan resistensi insulin.
Insulin-dirangsang AS160 fosforilasi terganggu pada
otot rangka tipe II pasien diabetes (Karlsson
et al., 2005) dan sebagai respon terhadap TNF-a (Plomgaard et al.,
2005). Selanjutnya, pada otot rangka kerabat tingkat pertama
pasien diabetes, korelasi antara
AS160 fosforilasi dan pengambilan glukosa hilang, memprediksi
peningkatan risiko untuk timbulnya penyakit (Karlsson
et al., 2006). Namun, kadar insulin yang diinduksi GLUT4
translokasi dalam otot rangka tipe II pasien diabetes
biasanya berkurang 90% (Ryder et al., 2000),
sedangkan penurunan koresponden di AS160 fosforilasi
turun hanya 39% (Karlsson et al., 2005). Dengan demikian,
komponen lain dari mesin GLUT4 translokasi
kemungkinan besar juga terganggu pada pasien diabetes, dan itu adalah
belum jelas apakah cacat AS160 fosforilasi
kontribusi fungsional untuk resistensi insulin.
Bukti substansial juga menunjukkan atipikal PKCl / z
bertindak hilir PI 3-kinase untuk relay sinyal insulin untuk
GLUT4 translokasi (Farese et al, 2005;. Gambar 2). Akan Tetapi,
ada hasil yang bertentangan dengan RNAi mengenai
pentingnya PKCl / z pada penyerapan glukosa insulin-dirangsang
dalam adiposit (Zhou et al, 2004;.. Sajan et al, 2006).
Dengan demikian, peran yang tepat dari atipikal PKCl / z dalam peraturan GLUT4
perlu klarifikasi lebih lanjut, mungkin dari jaringan-spesifik
tikus knockout. Sebuah PI yang diusulkan 3-kinase-independent
jalur termasuk protein komponen APS, c-CBL, CAP,
CrkII / C3G, dan TC10 juga telah diusulkan untuk beroperasi
secara paralel dengan PI 3-kinase sebagai mekanisme yang diperlukan
yang mempromosikan GLUT4 translokasi (Saltiel dan
Kahn, 2001; Saltiel dan Pessin, 2003). Memang, bukti yang baik
menunjukkan bahwa APS dan CAP protein melakukan asosiasi
dengan kompleks reseptor insulin (Ribon et al, 1998;. Hu
et al., 2003). Namun, siRNA-dimediasi membungkam gen
beberapa zat antara jalur sinyal diduga ini
di 3T3-L1 adiposit telah menantang hipotesis ini (Mitra
et al., 2004; Zhou et al., 2004), dan data lain menunjukkan
TC10 tidak mempromosikan GLUT4 translokasi di berbudaya
sel-sel otot (JeBailey et al., 2004). Selain itu, ablasi gen
APS atau c-CBL pada tikus benar-benar meningkatkan sensitivitas insulin
di jaringan perifer, konsisten dengan ide bahwa
protein ini bertindak bukan sebagai regulator negatif dari insulin
jalur sinyal (Minami et al, 2003;.. Molero et al,
2004). Dengan demikian, APS mungkin terlibat dalam reseptor insulinendositosis, proses yang berpotensi diatur oleh Akt (Kishi
et al., 2006; Katsanakis dan Pillay, 2005). mungkin TC10
fungsi mengendalikan aktin yang sekunder memfasilitasi
Gerakan GLUT4 di 3T3-L1 adiposit (Chiang et al.,
2001; Kanzaki et al., 2002; Chang et al., 2006), tetapi apakah
ini terjadi pada adiposit primer tidak diketahui. fakta
ekspresi ektopik dalam adiposit dari diaktifkan
bentuk Akt saja merangsang GLUT4 translokasi konsisten
dengan konsep bahwa PI 3-kinase
mungkin cukup untuk GLUT4 translokasi (Kohn et al.,
1996; Eyster et al., 2005). Namun, diungkapkan Akt bisa
memiliki efek pengganggu dalam percobaan dan selanjutnya seperti
Data yang diperlukan untuk tegas menjelaskan hal ini.
PI 3-kinase menengahi sinyal insulin untuk
mengatur GLUT4 pada otot rangka juga (Ploug dan Ralston,
2002; Ishiki dan Klip, 2005). Selain itu, kontraksi otot
akut meningkatkan kadar GLUT4 transporter di sarcolemma
dan T-tubulus, dan aditif dengan efek
stimulasi insulin (Nesher et al, 1985;.. Zorzano et al,
1986). Kontraksi otot dan stimulasi insulin yang
disarankan untuk menargetkan kolam terpisah intraseluler
GLUT4 yang mengandung membran, dan bukti yang meyakinkan
telah menetapkan bahwa proses ini diatur oleh berbagai
mekanisme signaling (lihat ulasan terbaru oleh Holloszy,
2003; Jessen dan Goodyear, 2005; Rose dan
Richter, 2005). Dua konsekuensi seluler dari kontraksi otot,
peningkatan sementara konsentrasi kalsium intraseluler
([Ca2 +] i
) Dan peningkatan [AMP] / [ATP] rasio,
diperkirakan berkontribusi untuk meningkatkan GLUT4 translokasi
ke permukaan sel (Gambar 2). Mantan sinyal dimediasi
melalui aktivasi dari CaMKII protein kinase
dan mungkin konvensional protein kinase C (Jessen dan
Goodyear, 2005; Rose dan Richter, 2005). Tambahan lagi,
Ca2 + / CaM tampaknya mengaktifkan jalur AMPK signaling
melalui kinase hulu CaMKKa dan b, setidaknya
dalam baris sel berbudaya dan ex vivo irisan otak (Hurley
et al., 2005; Hawley et al., 2005; Woods et al., 2005).
AMPK bertindak sebagai pengukur energi sel yang allosterically
diaktifkan dengan meningkatkan [AMP] / [ATP] rasio dan mungkin
mekanisme lain. Hal ini mengubah AMPK menjadi lebih baik
substrat untuk setidaknya satu kinase aktivator hulu,
misalnya, LKB1, atau substrat berpotensi miskin untuk salah satu nya
fosfatase (ditinjau oleh Fujii et al, 2006;. Jorgensen
et al., 2006). Glikogen otot tampaknya ampuh negatif
regulator aktivitas AMPK (Derave et al, 2000;. Wojtaszewski
et al., 2002), sehingga memberikan umpan balik negatif
mekanisme penyerapan glukosa AMPK-dimediasi. kritis
substrat ('' efektor '' dalam Gambar 2) yang memediasi
GLUT4 translokasi hilir protein kinase ini
tidak diketahui.
Peran AMPK penyerapan glukosa kontraksi yang disebabkan
telah dipertanyakan. -Otot tertentu berlebih
dari subunit katalitik dominan penghambatan AMPK
(yaitu, a2-AMPK: isoform katalitik utama dalam otot rangka)
mengurangi penyerapan glukosa kontraksi-dimediasi oleh
hanya 30% -40% (Mu et al., 2001). Namun, sebuah laporan baru-baru ini
menunjukkan bahwa bahkan efek sederhana dapat dijelaskan dengan
penurunan nilai generasi paksa oleh
otot transgenik (Fujii et al., 2005). Di sisi lain,
pemeriksaan otot rangka diisolasi dari wholebody
knock-out tikus a1-AMPK atau a2-AMPK menyarankan
bahwa dengan tidak adanya subunit a2, domain katalitik a1
mungkin memediasi ambilan glukosa kontraksi yang disebabkan
(Jorgensen et al., 2004). Selain itu, otot-spesifik
penghapusan LKB1 (utama kinase AMPK hulu di
otot) menghambat penyerapan glukosa kontraksi yang disebabkan,
yang tidak dapat dijelaskan dengan penurunan kekuatan otot
Generasi (Sakamoto et al., 2005). Namun, karena LKB1
juga phosphorylates dan mengaktifkan banyak lainnya AMPKrelated
kinase (Lizcano et al., 2004), keterlibatan AMPK
tidak jelas. Menariknya,-otot tertentu LKB1 KO
tikus telah meningkatkan sensitivitas insulin dan ditingkatkan
homeostasis seluruh tubuh glukosa (Koh et al., 2006), menunjukkan
AMPK juga mengatur jalur sinyal insulin
in vivo (Sarbassov et al, 2005a;.. Um et al, 2006). Meskipun Demikian,
ambilan glukosa otot ditingkatkan dalam menanggapi
aktivasi AMPK oleh Aicar (yaitu, analog AMP) tidak
aditif dengan yang dicapai melalui kontraksi otot, menunjukkan
AMPK adalah komponen dari sinyal kontraksi
Mekanisme (Hayashi et al., 1998). Seperti dibahas di atas,
Ca2 + / jalur sinyal CaM-dimediasi juga menyebabkan
GLUT4 translokasi (Gambar 2). Baru-baru ini, meningkat di
sitosolik Ca2 + ditemukan menginduksi metalloproteinasemediated
pelepasan neuregulins, yang mengaktifkan reseptor
tyrosine kinase ErbB4 (Canto et al., 2006). Yang penting,
memblokir aktivasi ErbB4 mengganggu kontraksi yang disebabkan
penyerapan glukosa dalam serat otot kedutan lambat di mana alternatif
AMPK signaling minimal. Selain itu, sel otot
depolarisasi meningkatkan GLUT4 permukaan melalui pengurangan
endositosis independen aktivitas AMPK (Wijesekara
et al., 2006). Dengan demikian, bukti yang ada menunjukkan
AMPK-dimediasi jalur mungkin salah satu dari beberapa berlebihan
mekanisme signaling kontraksi yang disebabkan terkemuka
untuk GLUT4 translokasi ke permukaan sel.
Berbagai sinyal stres selular lain juga meningkatkan
penyerapan glukosa di otot rangka. Hipoksia dan inhibitor
metabolisme sel (misalnya, glikolisis inhibitor arsenat;
elektron transportasi inhibitor rotenone; fosforilasi oksidatif
uncoupler 2,4-dinitrophenol) sinyal setidaknya sebagian
melalui AMPK dengan mengurangi pasokan energi sel
dan meningkatkan rasio AMP / ATP (Gambar 2). hyperosmolality
juga mempromosikan GLUT4 translokasi dengan mengaktifkan
AMPK di otot atau dengan mengaktifkan Gab-1 sinyal tergantung
jalur dalam adiposit (Gual et al., 2003). Menariknya,
kejutan osmotik juga mengaktifkan PIKfyve, baru-baru ini
diidentifikasi substrat Akt (Berwick et al, 2004;. Sbrissa
dan Shisheva, 2005). Produk lipid kegiatan PIKfyve
[yaitu, PtdIns (5) P] telah ditunjukkan untuk mempromosikan GLUT4 eksositosis
ke membran plasma adiposit (Sbrissa et al.,
2004). Paradoksnya, kronis hasil stress hyperosmotic
resistensi insulin pada adiposit terisolasi atau budidaya,
yang tampaknya dimediasi melalui signaling mTOR
jalur (Gual et al., 2003). Terobosan terbaru dalam
mTOR sinyal telah mengungkapkan umpan balik negatif yang rumit
mekanisme yang menargetkan insulin dan AMPK sinyal
jalur (ditinjau oleh Sarbassov et al, 2005a;.. Um et al,
2006). Selain itu, gangguan respon dari GLUT4 ke
jalur sinyal insulin terjadi pada obesitas dandiabetes melalui tindakan asam lemak (Kim et al.,
2004), sitokin (Kanda et al, 2006;. Weisberg et al,.
2003), dan retikulum endoplasma respon stres
(Ozcan et al., 2006). Ini regulator negatif muncul untuk
tindakan sebagian melalui aktivasi stres protein kinase
yang memfosforilasi protein IRS pada residu serin, sehingga
pelemahan fosforilasi tirosin dari IRS oleh insulin
(lihat Gambar 2). Mekanisme rinci di mana insulin
resistensi dapat dirangsang dalam obesitas dan diabetes
baru-baru ini Ulasan (Petersen dan Shulman,
2006; Marciniak dan Ron, 2006; Tilg dan Moschen, 2006).
Langkah diatur dalam Membran Daur Ulang
GLUT4
Baru disintesis dan GLUT4 glikosilasi memasuki terus menerus
daur ulang jalur yang berkonsentrasi sebagian besar
GLUT4 dalam sistem membran intraseluler di distimulasi
adiposit atau sel otot (Cushman dan Wardzala,
1980; Suzuki dan Kono, 1980; Oka et al., 1984; untuk baru-baru ini
ulasan melihat Bryant et al., 2002; Dugani dan Klip, 2005). insulin
nyata merangsang jalur GLUT4 exocytic (panah
1, 2, dan 5 di Gambar 3) sementara juga secara signifikan menghambat
endositosis yang dari PM (panah 4 di Gambar 3), yang
bersama-sama menyebabkan redistribusi keseluruhan GLUT4 ke
permukaan sel (Ceko dan Buxton, 1993; Holman dan Cushman,
1994; Zeigerer et al., 2004). Baru-baru ini, Blot dan
McGraw, 2006 melaporkan bahwa endositosis GLUT4 di
Sel-sel yang tidak terstimulasi terjadi sebagian besar melalui cholesteroldependent sebuah,
adapter clathrin AP-2-independen jalur,
sedangkan insulin secara selektif menghambat ini. Dengan demikian, GLUT4 daur ulang
dalam adiposit insulin-dirangsang dan otot mungkin khusus
kasus tergantung clathrin daur ulang jalur
yang terjadi pada semua sel, terbaik belajar mengacu pada
reseptor transferin (TFR) (untuk meninjau, lihat Maxfield dan
McGraw, 2004, dan Gambar 3). Besi-terikat transferin (Tf)
diambil oleh TFR dan endocytosed melalui clathrinmediated
Mekanisme dalam membran plasma (PM)
yang mengharuskan Rab5 GTPase. baru endocytosed
vesikel bergabung dengan satu sama lain untuk membentuk menyortir endosomes / awal
endosomes (SE / EE) atau dikirim langsung
untuk yang ada SE / EE. Protein atau lipid dapat cepat didaur ulang
kembali ke permukaan sel melalui struktur tubular yang sempit
berasal dari SE / EE (tipis garis putus-putus berwarna biru pada Gambar 3). SE /
EE adalah struktur sementara yang muncul secara bertahap dewasa
menjadi endosomes kemudian (LE) untuk membentuk lisosom (LY). Dalam Waktu
Proses ini, ion besi memisahkan dari Tf-TFR di semakin
lingkungan luminal asam, sedangkan reseptor
diurutkan ke ruang endosom daur ulang (ERC)
melalui struktur tubular-vesikular. ERC adalah stabil seluler
organel, dari mana TFR lolos (tipis garis utuh biru
pada Gambar 3) dengan tingkat lebih lambat dari laju masuknya nya. dalam
kasus adiposit, yang sangat-insulin responsif, khusus
GLUT4 penyerapan kompartemen (GSV) diperkirakan
menjadi hilir ERC (Gambar 3). Rangka dan jantung
otot telah unik terstruktur sistem membran
di mana sensitif terhadap insulin hasil GLUT4 perdagangan,
tetapi mekanisme stimulasi GLUT4
translokasi ke permukaan sel mungkin sangat mirip (diulas
lihat Ploug dan Ralston, 2002; Ishiki dan Klip, 2005).
GSV membran dalam adiposit yang selektif menyerap
GLUT4 dan beberapa protein lain seperti IRAP
dapat eksperimen dibedakan dari ERC (Gambar
3). Konsep ini berasal dari studi yang menggunakan lobak
peroksidase-conjugated transferin (Tf-HRP) untuk mengikis
kompartemen membran merupakan umum
daur ulang jalur. Oleh karena itu ditemukan bahwa di distimulasi
adiposit berbudaya, lebih dari 50% dari intraseluler yang
GLUT4 lolos Tf-HRP ablasi, tampaknya dengan lokalisasi
dalam membran khusus (GSV) sensitif terhadap insulin (Livingstone
et al., 1996; Martin et al, 1997, 1998.; Millar
et al., 1999; Zeigerer et al., 2002). Transisi dari endocytosed
GLUT4 dari endosomes ke GSVs dapat dipantau
by tergantung waktu Tf-HRF ablasi, yang dibantu
oleh Rab11 (Zeigerer et al., 2002) dan membutuhkan
menyortir sinyal FQQI pada GLUT4 N terminal (Melvin
et al., 1999; Palacios et al., 2001; lihat Gambar 1). Menariknya,
GLUT4 terakumulasi dengan TFR di ERC ketika eksogen
dinyatakan dalam fibroblas, dan eksodus selanjutnya
kedua GLUT4 dan TFR ke PM dapat dirangsang oleh insulin
(Lampson et al., 2000, 2001). Namun demikian, GLUT4 adalah
lebih efektif diasingkan dari TFR dan bereaksi lebih
kuat terhadap stimulasi insulin, sebagian karena dileucine yang
menyortir motif di ujung GLUT4 COOH (Johnson
et al., 2001; panah 2 pada Gambar 3). Selanjutnya, TFR dan
GLUT4 diurutkan ke dalam ERC melalui mekanisme yang berbeda
dan kemudian melarikan diri dalam vesikel sekretorik yang berbeda,
menunjukkan GLUT4 unik diurutkan bahkan dalam fibroblas
(Wei et al, 1998;.. Lampson et al, 2001). fakta
bahwa ERC juga mungkin berkontribusi terhadap glukosa insulin-ditingkatkan
serapan dalam adiposa dan otot sel, terbukti
oleh sensitivitas terhadap insulin TFR, menunjukkan bahwa GSVs bisa
evolusioner berasal dari endosomes daur ulang untuk berunding
sensitivitas insulin yang lebih besar untuk sel-sel ini (Kandror dan
Filch, 1998; Hashiramoto dan James, 2000; Lampson
et al., 2001; Becker et al., 2001; Zeigerer et al., 2002). Saya T
juga harus dicatat bahwa jalur daur ulang yang cepat langsung
dari SE / EE ke PM (tipis garis biru putus-putus pada Gambar
3) ditetapkan untuk TFR daur ulang (Sheff et al, 2002;. Van
Dam et al., 2002) belum diuji potensinya
responsif terhadap insulin (panah 3 pada Gambar 3). Secara bersama-sama,
ini dan lainnya data yang mendukung hipotesis yang disajikan
pada Gambar 3 bahwa sinyal insulin secara langsung memodulasi
GSV yang (panah 1) dan pada tingkat lebih rendah ERC (panah 2)
untuk mempromosikan translokasi GLUT4 dan daur ulang lainnya
protein ke PM.
Beberapa studi telah ditetapkan sebagai target utama GSVs
mobilisasi insulin-mediated insulin-sensitif
jaringan (Aledo et al, 1997;. Martin et al, 1998, 2000;. Millar
et al., 1999; Hashiramoto dan James, 2000). Lebih Lanjut,
bukti terbaru mendukung konsep bahwa GLUT4 terus
mendaur ulang melalui kompartemen ini, meskipun lambat dalam
negara basal, sebagai lawan yang disimpan dalam sebuah situs statis
yang tidak dalam kesetimbangan dengan PM (lihat referensi untuk
kontras pandangan: Coster et al, 2004;. Govers et al.,
2004; Karylowski et al., 2004; Martin et al., 2006). biokimia,
GSVs kekurangan penanda endosomal umum
seperti TFR, Rab4, annexin II dan cellubrevin (Aledo
et al., 1997; Hashiramoto dan James, 2000), tetapidiperkaya GLUT4 (tapi tidak GLUT1), IRAP dan
v-snare protein VAMP2 (Martin et al., 1996). Mereka adalah
subpopulasi GLUT4 mengandung vesikel yang dapat
diisolasi berdasarkan kurangnya konten cellugyrin dan
sebagian besar sensitif terhadap mobilisasi insulin (Kupriyanova et al.,
2002). Ada juga sengketa yang sedang berlangsung tentang apakah
TGN sendiri adalah kompartemen GSV. Keberadaan retrograde
transportasi dari endosomes ke TGN yang digunakan
oleh TGN protein MPR, furin dan TGN38 mendukung TGN
hipotesis (Bonifacino dan Rojas, 2006). mikroskop elektron
menunjukkan populasi GLUT4 yang cukup besar terletak di endosomes
dan TGN (. Slot et al, 1991; Martin et al., 1997).
Berdasarkan analisis colocalization kuantitatif antara
GLUT4 dan CD-MPR (tergantung kation manose-6-fosfat
reseptor) sebelum dan setelah stimulasi insulin, itu
mengusulkan bahwa TGN berinteraksi dengan endosomes daur ulang untuk
menghasilkan GSVs (Martin et al, 2000;. Ramm et al., 2000;
Bryant dkk., 2002). Setelah melewati endosomal
kompartemen di 3T3-L1 adiposit, GLUT4 rupanya
transit ke dalam struktur vesikular-tubular perinuklear
yang sebagian diberi label oleh endosome / TGN t-jerat
syntaxins 6 dan 16 (Shewan et al., 2003). syntaxins ini
tampaknya penting untuk mengangkut GLUT4 ke GSVs,
dan motif menargetkan asam dekat dileucine pada
COOH terminus GLUT4 diusulkan menjadi menyortir
sinyal yang terlibat dalam proses ini (Shewan et al, 2003;. Perera
et al., 2003; Proctor et al., 2006). Di sisi lain, endocytosed
GLUT4 melokalisasi buruk dengan TGN38 dan furin,
menunjukkan bahwa TGN memainkan peran minimal dalam intraseluler
GLUT4 daur ulang (Martin et al, 1994;.. Karylowski et al,
2004).
Hasil ini tampaknya bertentangan bisa disebabkan
kompleksitas dalam organisasi TGN (Gu et al, 2001;. Gleeson
et al., 2004), sehingga GLUT4 perdagangan hasil
melalui subdomain dari TGN yang diberi label oleh CDMPR,
syntaxins 6 dan 16, tetapi tidak oleh TGN38 dan furin. Saya T
juga diketahui bahwa Golgi / TGN morfologi dan fungsi
berubah secara dramatis tergantung pada jenis sel dan fisiologis
Negara (Polishchuk dan Mironov, 2004). Dengan demikian, di
adiposit khusus batas antara TGN dan
endosomes dapat diubah dan protein TGN konvensional
dapat melakukan peran perdagangan luar klasik
TGN. Misalnya, protein snare Vti1a terlibat
dalam vakuola-TGN perdagangan ragi tetapi berinteraksi dengan Syntaxins
6 dan 16 di endosome-TGN perdagangan dalam sel Hela
(von Mollard et al, 1997;.. Mallard et al, 2002). Vti1a adalah
protein konstitutif pada GLUT4 mengandung membran,
dan colocalizes ekstensif dengan GLUT4 di perinuklear
struktur dalam basal 3T3-L1 adiposit (Bose et al.,
2005). Namun, Vti1a benar-benar dipisahkan dari
Golgi / protein TGN lain seperti b-COP, p115 dan
g-adaptin, dan lokalisasi intraseluler yang tidak terganggu
oleh-Golgi spesifik brefeldin obat A. Sebaliknya Vti1a muncul
diperlukan untuk insulin-dirangsang GLUT4 translokasi
(Bose et al., 2005), fungsi yang konsisten dengan
Vti1a-b lokalisasi di vesikula sinaptik otak (Antonin
et al., 2000). Meskipun demikian, tampak bahwa apa pun
sifat GLUT4 kompartemen penyerapan insulin-sensitif,
itu tidak statis mempertahankan GLUT4 dari
terus menerus daur ulang yang dinamis bahkan dalam keadaan basal
(Martin et al., 2006).
Meskipun tidak jelas apakah TGN berfungsi sebagai insulin-sensitif
penyerapan kompartemen untuk GLUT4, yang
TGN tidak berfungsi di GLUT4 transit ke GSV
kompartemen (Gambar 3). Golgi-lokal g-telinga yang mengandung
Mengikat protein Arf (GGAs) adalah keluarga adapter untukmantel clathrin perakitan (Bonifacino, 2004) yang mendefinisikan
subpopulasi vesikel transportasi yang terlibat dalam TGN-endosome
perdagangan. Yang penting, protein GGA rupanya
fungsi dalam pemilahan efektif baru disintesis GLUT4
dan IRAP ke GSVs di adiposit, yang terjadi sebelum
molekul-molekul ini memasuki jalur GLUT4 daur ulang (Gambar
3; Watson et al, 2004b.; Liu et al., 2005). mendapatkan
GSVs merupakan komponen penting dari diferensiasi adiposit,
dan dibantu oleh sortilin, protein membran penduduk
pada GSVs (Morris et al, 1998;. Shi dan Kandror, 2005).
Selain itu, GGAs juga terlibat dalam regenerasi
GSVs stimulasi insulin berikut (Li dan Kandror,
2005). Protein kargo diakui oleh GGAs memiliki dileucine sebuah
menyortir motif pada domain sitoplasma mereka (Bonifacino,
2004), konsisten dengan motif dileucine fungsional
di IRAP (Johnson et al, 1998;.. Hou et al, 2006) dan
GLUT4 (Republik et al, 1993;. Haney et al, 1995;. Araki et al,.
1996; Melvin et al., 1999; Shewan et al., 2000; Sandoval
et al., 2000). Juga, p115, anggota dari keluarga Golgin
protein yang berhubungan dengan Golgi tersebut, colocalizes dengan
GLUT4 dalam struktur perinuklear melalui interaksi dengan
N terminal dari IRAP (Hosaka et al., 2005). Ekspresi
dari p115 N terminal menyebar GLUT4 perinuklear
lokalisasi dan menghambat insulin-dirangsang GLUT4 translokasi.
Baru-baru ini, Golgin-160 telah terbukti
fungsi pada langkah di jalur biosintesis GLUT4 sebelum
untuk GGA tergantung menyortir ke GSVs (Williams et al.,
2006).
The Eps15-homologi (EH) domain yang mengandung protein
adalah komponen penting dari mesin molekuler
mengatur intraseluler penyortiran membran dan perdagangan
(Naslavsky dan Caplan, 2005). Sel mamalia mengandung
subset dari protein ini dengan EH-domain yang terletak
pada COOH terminus (EHD1-EHD4). EHD2 berada pada
GLUT4 mengandung membran dalam adiposit primer
(Guilherme et al., 2004a), dan EHD1 sebagian colocalizes
dengan GLUT4 dalam struktur perinuklear dari 3T3-L1 adiposit
(Guilherme et al., 2004b). Fungsi EHD2 di clathrin-dimediasi
Tf-TFR dan GLUT4 endositosis (Guilherme
et al., 2004a), sedangkan EHD1 penting untuk penyerapan perinuklear
GLUT4 dan juga mungkin memainkan peran dalam menghasilkan
GSVs (Guilherme et al., 2004b). Efek ini berada di
Bagian dimediasi oleh EHBP1 (EH-domain mengikat protein 1),
yang mengikat aktin bundel melalui domain CH dan
untuk EHD1 / EHD2 melalui motif NPF (Guilherme et al.,
2004b). Yang penting, RNAi knockdown dari EHBP1 sepenuhnya
menghambat insulin-dirangsang GLUT4 translokasi di
adiposit berbudaya (Guilherme et al., 2004b), menghasilkan
fenotip penghambatan yang kuat dari Akt knockdown
dalam sel yang sama (Jiang et al., 2003). EHD1 juga diperlukan
untuk eksositosis kompleks histocompartibility utama
Saya dan cystic fibrosis transmembran konduktansi regulator
(Caplan et al, 2002;.. Picciano et al, 2003). Menariknya,
EHD1 ditunjukkan untuk berinteraksi dengan Rab11 efektor Rab11-
FIP2 (Naslavsky et al., 2006), dan Rab11 diketahui fungsi
di GLUT4 eksositosis (Zeigerer et al, 2002;.. Uhlig et al,
2005). Dengan demikian, EHD1, Rab11 dan Rab11-FIP2 dapat berkoordinasi
pemilahan intraseluler dan perdagangan endocytosed
GLUT4 di adiposit.
TIRF Pencitraan Terapan GLUT4 Daur Ulang
Konsep yang sinyal insulin menyebabkan perekrutan
GLUT4 ke daerah dekat PM dari GSV intraseluler
dan ERC (Gambar 3) baru-baru ini didukung oleh jumlah
fluoresensi pantulan internal (TIRF) mikroskop (Tengholm
dan Meyer, 2002; Lizunov et al., 2005; Gonzalez
dan McGraw, 2006; Bai et al., 2007, Huang et al., 2007).
Teknik ini gambar wilayah sekitar 100-250nm
dari permukaan luar PM ke dalam sitoplasma
(Steyer dan Almers, 2001), dan mengungkapkan bahwa merangsang insulin
Total tingkat GLUT4 di wilayah ini adiposit yang
oleh 2 sampai 3 kali lipat (Tengholm dan Meyer, 2002; Gonzalez
dan McGraw, 2006; Huang et al., 2007). ini meningkat
GLUT4 di zona TIRF termasuk GLUT4 menyatu ke dalam
PM serta GLUT4 pada membran vesikel bawah
atau merapat ke PM. Resolusi tinggi TIRF mikroskop
kini jelas konsolidasi konsep bahwa sinyal insulin
langsung memodulasi mekanisme PM fusi membran
(panah 5 di Gambar 3) yang melengkapi GLUT4 eksositosis
dalam menanggapi insulin (Huang et al., 2007, Bai et al.,
2007). Insulin-mediated fusion langkah (panah 5 pada Gambar
3) dan langkah-langkah perekrutan / docking insulin-dirangsang
(panah 1 dan 2) keduanya tergantung pada PI kegiatan 3-kinase.
Penghambatan Akt sangat mengurangi GLUT4 di TIRF
zona, yang mencerminkan perannya dianggap dalam menengahi perekrutan / docking
GLUT4 mengandung vesikel dalam menanggapi
insulin (Gonzalez dan McGraw, 2006).
Menariknya, ada terus perdebatan tentang persyaratan
Akt untuk langkah fusi GLUT4 perdagangan
ke PM. Tingkat fusi membran GLUT4 mengandung
vesikel relatif terhadap jumlah GLUT4 di
Zona TIRF tampaknya lebih besar ketika Akt dihambat
daripada ketika PI 3-kinase terhambat dalam penelitian oleh Gonzalez
dan McGraw, 2006. Namun, hasil ini
berdasarkan penggunaan inhibitor molekul kecil dan
Analisis harus dikonfirmasi lebih lanjut oleh eksperimen tambahan.
Memang, pemulihan GLUT4 mengandung vesikel
fusi dengan PM dalam sistem bebas sel tampaknya membutuhkan
Akt (Koumanov et al., 2005). Hal ini juga harus dicatat
bahwa mekanisme yang dapat berkontribusi pada peningkatan
GLUT4 di zona TIRF dalam menanggapi insulin termasuk
mobilisasi intraseluler GSVs (Bryant et al., 2002),
gerakan pada mikrotubulus (Semiz et al., 2003) atau aktin
(Tsakiridis et al, 1999;. Kanzaki dan Pessin, 2001; Jiang
. et al, 2002), protein motor (Bose et al, 2002;. Imamura
et al., 2003), atau bahkan pembentukan baru GLUT4 mengandung
membran (Xu dan Kandror, 2002). potensi lainnya
mekanisme retensi intraseluler GLUT4 adalah insulinsensitive
tethering melalui protein TUG (Bogan et al.,
2003; Yu et al., 2007). Mekanisme ini potensial semua
memerlukan penyelidikan lebih lanjut untuk menentukan ketat mereka
kontribusi untuk perekrutan GLUT4 ke zona TIRF atau
docking sebelum langkah fusi. A sangat menarik
Pendekatan untuk mengungkap mekanisme perekrutan GLUT4
ke zona TIRF (panah 1 dan 2 pada Gambar 3) adalah untuk
mengidentifikasi tambahan Akt substrat diduga yang dapat memediasi
efek ini.
Mekanisme yang mengatur membran fusi
GLUT4 mengandung vesikel dengan PM tetap sulit dipahamiPM mengandung kedua mesin untuk inisiasi insulin
signaling dan situs untuk GLUT4 exocytic vesikel fusi
dan GLUT4 clathrin tergantung dan kolesterol-dependent
endositosis (Gambar 3). Protein snare inti (yaitu,
VAMP2, syntaxin 4 dan SNAP23) mediasi exocytic
GLUT4 vesikel fusi dengan PM telah ditandai dengan baik,
dan beberapa protein snare terkait berpotensi
mengatur pembentukan snare inti telah diidentifikasi
(yaitu, Munc18c, synip, tomosyn). Hasil ini dirangkum
dalam tinjauan baru-baru ini (Bryant et al, 2002;.. Watson et al,
2004a; Ishiki dan Klip, 2005; James, 2005). Tambahan lagi,
kompleks exocyst telah diusulkan untuk berfungsi dalam
GLUT4 exocytic vesikel tethering (Inoue et al., 2003,
2006; Ewart et al., 2005). Baru-baru ini, mikroskop dua warna TIRF
yang mampu pencitraan membran perdagangan
Peristiwa pada 10 frame per detik (fps) dan pada resolusi spasial
mendekati batasan optik (yaitu, 259 nm pada
488 nm eksitasi laser) telah digunakan untuk gambar GLUT4
docking dan fusi peristiwa (Huang et al., 2007). novel
alat gambar-analisis telah dikembangkan untuk memproses
ribuan gambar TIRF diperoleh dari percobaan tunggal
(Huang et al., 2007). Analisis ratusan single-vesikel
Peristiwa fusi menunjukkan bahwa merangsang insulin
GLUT4 vesikel fusi frekuensi dengan 4 kali lipat sementara signifikan
shortening vesikel jangka waktu penarikan / docking cantly
sebelum membran fusi (panah 5 di Gambar 3). kesimpulan ini
juga telah baru-baru ini dilaporkan oleh Bai et al.,
2007 dengan menggunakan berbagai jenis analisis TIRF berbasis. insulin
Tindakan ini juga terkait dengan imobilisasi GLUT4-
mengandung struktur di bidang TIRF evanescence (Lizunov
et al., 2005; Huang et al., 2007), yang sebagian besar disebabkan
untuk endocytic akumulasi GLUT4 dalam mantel clathrin statis
di PM (Bellve et al, 2006;.. Huang et al, 2007). diambil
bersama-sama, data yang tersedia sampai saat ini sangat mendukung
beberapa efek langsung dari insulin pada pergerakan
GLUT4 ke kedekatan PM serta efek langsung
insulin pada satu atau lebih langkah dari docking dan fusi
Proses di PM (Gambar 3).
kesimpulan
Peran GLUT4 sebagai regulator dominan seluruh tubuh
homeostasis glukosa sekarang mapan, berdasarkan
banyak model tikus rekayasa genetika dari GLUT4
berlebih atau kekurangan. Data ini memperkuat
konsep yang baik perubahan akut atau jangka panjang di
kelimpahan GLUT4 pada permukaan sel adiposa atau
sel-sel otot bisa memicu perubahan sistemik dalam glukosa
pembuangan in vivo. Perubahan tersebut meliputi penurunan
Ekspresi GLUT4 dalam adiposit dalam obesitas dan peningkatan
Ekspresi GLUT4 dalam sel lemak dan sel-sel otot dalam menanggapi
berolahraga. Namun, kami masih pada tahap awal
memahami mekanisme molekuler yang mendasari
Ekspresi GLUT4 pada jaringan tersebut. beberapa transkripsi
faktor yang terlibat dalam regulasi mRNA GLUT4 diidentifikasi,
tetapi peran yang tepat mereka dalam berbagai negara fisiologis
ekspresi mengubah GLUT4 perlu diklarifikasi lebih lanjut
dalam model tikus transgenik. transkripsi lainnya
regulator juga mungkin memainkan peran penting dan tetap
ditemukan.
Kemajuan yang signifikan dalam memahami daur ulang membran
jalur GLUT4 telah dibuat, termasuk
identifikasi substrat RabGAP (AS160) dari insulin yang sensitif
protein kinase Akt yang dapat membantu menahan
GLUT4 eksositosis di negara basal. Substrat lain yang tidak diketahui
juga kemungkinan memainkan peran, dan identifikasi mereka sangat penting
untuk kemajuan. Penerapan teknik pencitraan baru
untuk GLUT4 daur ulang juga telah menghasilkan penting
wawasan baru, termasuk hipotesis bahwa kedua Akt-dependent
dan langkah-langkah Akt-independen hilir PI
3-kinase mungkin terlibat. Yang penting, sekarang jelas
yang beberapa langkah di jalur GLUT4 perdagangan yang
diatur oleh insulin, dan bahwa respon keseluruhan
GLUT4 terhadap insulin adalah kombinasi. Sebagai contoh, TIRF mikroskop
telah menunjukkan efek langsung dari sinyal insulin
pada kedua pergerakan GLUT4 dari intraseluler
situs untuk jarak dalam waktu sekitar 200nm dari PM juga
seperti pada kinetika GLUT4 mengandung docking vesikel
dan fusi. Kemampuan untuk memvisualisasikan GLUT4 daur ulang dan
langkah docking / fusion oleh teknologi pencitraan seperti mengungkapkan
kompleksitas menarik kita hadapi karena setiap dari banyak traffic
langkah ficking yang dibedah dan dianalisis dalam studi masa depan.