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.