Войти
| Транспортер глюкозы, тип 4 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||
| Псевдонимы | Glc_transpt_4IPR002441GLUT4Gtr4Glut-4 Инсулино-чувствительный переносчик глюкозы Внешний переносчик глюкозы Идентификаторы | Генные карты: [1] | |||||
| Ортологи | |||||||
| Виды | Человек | Мышь | |||||
| Энтрез |
|
| |||||
| Ensembl |
|
| |||||
| UniProt |
|
| |||||
| RefSeq (мРНК) |
|
| |||||
| RefSeq (белок) |
|
| |||||
| Местоположение (UCSC) | н / д | н / д | |||||
| PubMed поиск | н / д | н / д | |||||
| Викиданные | |||||||
| |||||||
транспортер глюкозы типа 4 (GLUT-4 ), также известный как семейство 2 переносчиков растворенного вещества, облегченный член 4-переносчика глюкозы, представляет собой белок, кодируемый у человека геном SLC2A4 . GLUT4 является регулируемым инсулином переносчиком глюкозы, обнаруживаемым в основном в жировой тканях и поперечнополосатых мышцах (скелетных и сердечных). Первое свидетельство этого отличного белка транспорта глюкозы было предоставлено Дэвидом Джеймсом в 1988 году. Ген, кодирующий GLUT4, был клонирован и картирован в 1989 году.
На поверхности клетки GLUT4 позволяет облегчить диффузия циркулирующей глюкозы вниз по градиенту ее концентрации в мышечные и жировые клетки. Попадая в клетки, глюкоза быстро фосфорилируется с помощью глюкокиназы в печени и гексокиназы в других тканях с образованием глюкозо-6-фосфата, который затем вступает в гликолиз или полимеризуется в гликоген. Глюкозо-6-фосфат не может диффундировать обратно из клеток, что также служит для поддержания градиента концентрации глюкозы для пассивного проникновения в клетки.
GLUT4 также содержит UBX-домен. Это регуляторные области убиквитина, которые могут способствовать передаче клеточных сигналов.Как и все белки, уникальное расположение аминокислот в первичной последовательности GLUT4 позволяет ему транспортировать глюкозу через плазматическую мембрану. В дополнение к фенилаланину на N-конце, два остатка лейцина и кислотные мотивы на COOH-конце, как полагают, играют ключевую роль в кинетике эндоцитоза и экзоцитоз.
Всего имеется 14 белков GLUT, разделенных на 3 класса на основе сходства последовательностей. Класс 1 состоит из GLUT 1-4 и 14, класс 2 содержит GLUT 5, 7, 9 и 11, а класс 3 включает GLUT 6, 8, 10, 12 и 13.
Хотя есть некоторые различия в последовательности Между всеми белками GLUT все они имеют некоторые базовые структурные компоненты. Например, оба N- и C-конца в белках GLUT подвергаются воздействию цитоплазмы клетки, и все они имеют 12 трансмембранных сегментов.
Когда мышцы сокращаются, они используют АТФ. Энергия, необходимая для производства АТФ, поступает из множества различных путей, таких как гликолиз или окислительное фосфорилирование, которые в конечном итоге используют глюкозу в качестве исходного материала. В клетках поперечно-полосатых скелетных мышц концентрация GLUT4 в плазме мембрана может увеличиваться в результате упражнений или сокращения мышц.
Во время упражнений организму необходимо преобразовать глюкозу в АТФ, чтобы использовать его в качестве энергии. По мере того, как концентрации G-6-P уменьшаются, гексокиназа становится менее ингибированной, и гликолитические и окислительные пути, которые производят АТФ, могут продолжаться. Это также означает, что мышечные клетки способны поглощать больше глюкозы, поскольку ее внутриклеточные концентрации уменьшаются. Чтобы повысить уровень глюкозы в клетке, GLUT4 является основным переносчиком, используемым в этой облегченной диффузии.
Хотя мышечные сокращения функционируют аналогичным образом и также вызывают перемещение GLUT4 в плазматическую мембрану, две скелетные мышцы процессы получают различные формы внутриклеточного GLUT4. Везикулы-носители GLUT4 являются либо положительными, либо отрицательными по трансферрину, и задействуются разными стимулами. Трансферрин-положительные везикулы GLUT4 используются во время сокращения мышц, в то время как трансферрин-отрицательные везикулы активируются при стимуляции инсулином, а также при физической нагрузке.
Сердечная мышца немного отличается от скелетных мышц. В состоянии покоя они предпочитают использовать жирные кислоты в качестве основного источника энергии. Когда активность увеличивается и она начинает быстрее перекачивать кровь, сердечные мышцы начинают быстрее окислять глюкозу.
Анализ уровней мРНК GLUT1 и GLUT4 в сердечных мышцах показывает, что GLUT1 играет большую роль в сердечных мышцах, чем в скелетных мышцах. Однако GLUT4 по-прежнему считается основным переносчиком глюкозы.
Как и в других тканях, GLUT4 также отвечает на передачу сигналов инсулина и транспортируется в плазматическую мембрану для облегчения диффузии глюкозы в клетку..
Жировая ткань, широко известная как жир, является хранилищем энергии для сохранения метаболического гомеостаза. Когда организм получает энергию в виде глюкозы, часть ее расходуется, а остальная часть сохраняется в виде гликогена (в основном в печени, мышечных клетках) или в виде триглицеридов в жировой ткани.
Было показано, что дисбаланс в потреблении глюкозы и расходе энергии приводит как к гипертрофии жировых клеток, так и к гиперплазии, что приводит к ожирению. Кроме того, мутации в генах GLUT4 в адипоцитах также могут приводить к повышенной экспрессии GLUT4 в жировых клетках, что способствует увеличению поглощения глюкозы и, следовательно, большего запаса жира. Если GLUT4 чрезмерно экспрессируется, он может фактически изменить распределение питательных веществ и отправить избыток глюкозы в жировую ткань, что приведет к увеличению массы жировой ткани.
Инсулин - это высвобождается из поджелудочной железы в кровоток в ответ на повышение концентрации глюкозы в крови. Инсулин хранится в бета-клетках поджелудочной железы. Когда глюкоза в крови связывается с рецепторами глюкозы на мембране бета-клеток, внутри клетки запускается сигнальный каскад, в результате чего инсулин, хранящийся в везикулах этих клеток, высвобождается в кровь. поток. Повышенный уровень инсулина вызывает поглощение глюкозы клетками. GLUT4 хранится в клетке в транспортных пузырьках и быстро включается в плазматическую мембрану клетки, когда инсулин связывается с мембранными рецепторами.
В условиях низкого уровня инсулина большая часть GLUT4 секвестрируется в внутриклеточные пузырьки в мышечных и жировых клетках. Когда везикулы сливаются с плазматической мембраной, переносчики GLUT4 вставляются и становятся доступными для транспортировки глюкозы, и всасывание глюкозы увеличивается. Генно-инженерные мыши с нокаутом мышечных рецепторов инсулина (MIRKO) были нечувствительны к потреблению глюкозы, вызванному инсулином, а это означает, что GLUT4 отсутствует. Однако мыши с диабетом или гипергликемией натощак оказались невосприимчивыми к негативным эффектам нечувствительности.
Путь передачи сигнала инсулина начинается, когда инсулин связывается с белками рецептора инсулина. Как только путь трансдукции завершен, везикулы хранения GLUT-4 становятся одним целым с клеточной мембраной. В результате белковые каналы GLUT-4 встраиваются в мембрану, позволяя транспортировать глюкозу в клетку. Механизм GLUT4 является примером эффекта каскада, когда связывание лиганд мембранного рецептора усиливает сигнал и вызывает клеточный ответ. В этом случае инсулин связывается с рецептором инсулина в своей димерной форме и активирует тирозинкиназный домен рецептора. Затем рецептор привлекает субстрат рецептора инсулина, или IRS-1, который связывает фермент PI-3 киназу. Киназа PI-3 превращает липид мембраны PIP2 в PIP3. PIP3 специфически распознается PKB (протеинкиназа B ) и PDK1, которые могут фосфорилировать и активировать PKB. После фосфорилирования PKB находится в своей активной форме и фосфорилирует TBC1D4, который ингибирует GTPase-активирующий домен, связанный с TBC1D4, позволяя Rab-белку переходить из своего GDP в GTP-связанное состояние. Ингибирование домена, активирующего ГТФазу, оставляет белки в каскаде в их активной форме и стимулирует экспрессию GLUT4 на плазматической мембране.
RAC1 представляет собой ГТФазу, также активируемую инсулином. Rac1 стимулирует реорганизацию кортикального актинового цитоскелета, что позволяет везикулам GLUT4 вставляться в плазматическую мембрану. RAC1 Нокаут-мышь имеет пониженное поглощение глюкозы в мышечной ткани.
Нокаут-мыши, гетерозиготные по GLUT4, развивают инсулинорезистентность в мышцах, поскольку а также диабет.
Сокращение мышц стимулирует мышечные клетки к перемещению рецепторов GLUT4 на свои поверхности. Это особенно верно для сердечной мышцы, где непрерывное сокращение увеличивает скорость транслокации GLUT4; но в меньшей степени наблюдается при усилении сокращения скелетных мышц. В скелетных мышцах сокращения мышц увеличивают транслокацию GLUT4 в несколько раз, и это, вероятно, регулируется RAC1 и AMP-активируемой протеинкиназой.
Растяжение мышц также стимулирует GLUT4 транслокация и захват глюкозы в мышцах грызунов посредством RAC1.
Было показано, что GLUT4 взаимодействует с ассоциированным со смертью белком 6, также известным как Daxx. Было показано, что Daxx, который используется для регуляции апоптоза, связан с GLUT4 в цитоплазме. Было показано, что UBX-домены, такие как тот, который обнаружен в GLUT4, связаны с апоптотической передачей сигналов. Таким образом, это взаимодействие помогает в перемещении Daxx внутри клетки.
Кроме того, недавние сообщения продемонстрировали присутствие гена GLUT4 в центральной нервной системе, такой как гиппокамп. Более того, нарушение стимулируемого инсулином переноса GLUT4 в гиппокамп приводит к снижению метаболической активности и пластичности нейронов гиппокампа, что приводит к депрессивному поведению и когнитивной дисфункции.
Щелкните о генах, белках и метаболитах ниже для ссылки на соответствующие статьи.
[[File:
[[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]][[]] | {{bSize}}} px | alt = Гликолиз и глюконеогенез редактировать ]] Гликолиз и глюконеогенез редактировать 