글루트4
GLUT4| 포도당 트랜스포터, 타입 4 | |||||||
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| 식별자 | |||||||
| 별칭 | Glc_transpt_4IPR002441GLut4Gtr4Glut-4Insulin 반응성 포도당 트랜스포터 | ||||||
| 외부 ID | 진카드: [1] | ||||||
| 직교체 | |||||||
| 종 | 인간 | 마우스 | |||||
| 엔트레스 |
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| 앙상블 |
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| 유니프로트 |
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| RefSeq(mRNA) |
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| RefSeq(단백질) |
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| 위치(UCSC) | n/a | n/a | |||||
| PubMed 검색 | n/a | n/a | |||||
| 위키다타 | |||||||
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포도당 전달체 4형(GLUT4)은 사람 속에 SLC2A4 유전자에 의해 인코딩된 단백질이다.글루트4는 주로 지방 조직과 변형된 근육(골격계와 심장)에서 발견되는 인슐린 조절 포도당 전달체다.이 뚜렷한 포도당 운반 단백질에 대한 최초의 증거는 1988년 데이비드 제임스에 의해 제공되었다.[1]GLUT4를 암호화하는 유전자는 1989년에 복제되어[2][3] 지도화되었다.[4]null
GLUT4는 세포 표면에서 순환 포도당의 농도 구배를 근육과 지방 세포로 용이하게 확산시키는 것을 허용한다.일단 세포 내에 들어가면 포도당은 간에서 글루코키나아제로, 다른 조직에서는 헥소키나아제로 급속하게 인산화되어 포도당-6-인산염으로 형성되고, 그 다음 글리코겐으로 중합된다.포도당-6-인산염은 세포 밖으로 다시 확산될 수 없으며, 이것은 또한 포도당이 수동적으로 세포 안으로 들어가는 농도 구배를 유지하는 역할을 한다.[5]null
구조
모든 단백질과 마찬가지로, 글루트4의 1차 순서에 있는 독특한 아미노산 배열이 혈장막을 가로질러 포도당을 운반할 수 있게 해주는 것이다.N-terminus의 페닐알라닌 외에도 COOH-terminus의 2개의 Leucine 잔류물과 산성 모티브가 내포와 외포증의 운동학에서 핵심적인 역할을 하는 것으로 생각된다.[7]null
기타 글루트 단백질
총 14개의 글루트 단백질이 시퀀스 유사성을 바탕으로 3등급으로 분리되어 있다.1등급은 글루트 1-4와 14등급으로 구성되며, 2등급은 글루트 5, 7, 9, 11등급, 3등급은 글루트 6, 8, 10, 12, 13등급이다.null
비록 모든 글루트 단백질들 사이에 약간의 순서 차이가 있지만, 그것들은 모두 기본적인 구조적 요소들을 가지고 있다.예를 들어, 글루트 단백질의 N과 C 종단 모두 세포의 세포질에 노출되어 있으며, 모두 12개의 투과 분열을 가지고 있다.[8]null
조직 분포
골격근
선조립된 골격근 세포에서는 운동이나 근육수축의 결과로 혈장막의 GLUT4 농도가 증가할 수 있다.null
운동하는 동안, 신체는 에너지로 사용하기 위해 포도당을 ATP로 변환할 필요가 있다.G-6-P 농도가 감소하면 헥소키나아제는 억제력이 떨어지며 ATP를 만드는 글리콜릭 및 산화 경로가 진행될 수 있다.이것은 또한 근육 세포가 세포 내 농도가 감소함에 따라 더 많은 포도당을 섭취할 수 있다는 것을 의미한다.세포의 포도당 수치를 증가시키기 위해, 글루트4는 이러한 촉진된 확산에 사용되는 1차 전달체다.[10]null
근육 수축은 유사한 방식으로 기능하며 또한 글루트4의 혈장막으로의 변환을 유도하지만, 두 골격근 과정은 다른 형태의 세포내 글루트4를 얻는다.GLUT4 캐리어 vesicle은 양수 또는 음수 중 하나이며, 다른 자극에 의해 모집된다.전이린 양성 글루트4 소변은 근육 수축 시 활용되며, 전이린 음성 소변은 운동뿐 아니라 인슐린 자극에 의해 활성화된다.[11][12]null
심근
심근은 골격근과 약간 다르다.휴식 상태에서는 지방산을 주요 에너지원으로 활용하는 것을 선호한다.활동량이 증가하고 더 빨리 펌프질을 시작하면 심장근육은 포도당을 더 높은 비율로 산화시키기 시작한다.[13]null
심장근육에서 글루트1과 글루트4의 mRNA 수준을 분석한 결과 글루트1은 골격근에서보다 심장근육에서 더 큰 역할을 하는 것으로 나타났다.[14]그러나 글루트4는 여전히 포도당 1차 전달체라고 여겨진다.[15]null
다른 조직에서와 마찬가지로, 글루트4도 인슐린 신호에 반응하여 혈장 막으로 운반되어 포도당이 세포로 확산되는 것을 용이하게 한다.[16]
지방 조직
흔히 지방으로 알려진 지방조직은 대사성 동태를 보존하기 위한 에너지의 저장고다.[17]신체가 포도당의 형태로 에너지를 섭취함에 따라 일부는 팽창되고 나머지는 글리코겐(주로 간, 근육세포에 있거나 지방조직에 트리글리세라이드로 저장된다.[18]null
포도당 섭취와 에너지 지출의 불균형은 지방세포비대증과 과대증 둘 다로 이어져 비만을 유발하는 것으로 나타났다.[19]또한 아디포모세포의 글루트4 유전자의 돌연변이는 아디포스 세포에서도 글루트4 발현을 증가시킬 수 있어 포도당 흡수량이 증가하고 따라서 지방이 더 많이 저장될 수 있다.GLUT4가 과다하게 발현되면 실제로 영양분 분포를 변화시키고 과다한 포도당을 지방조직으로 보내 지방조직 질량을 증가시킬 수 있다.[19]null
규정
인슐린
인슐린은 혈액 내 포도당 농도가 증가함에 따라 췌장에서 혈류로 방출된다.[20]인슐린은 췌장의 베타 세포에 저장된다.혈액 속의 포도당이 베타 세포막의 포도당 수용체와 결합하면 세포 내부에서 신호 캐스케이드가 시작되어 이들 세포의 빈실 속에 인슐린이 저장되어 혈류로 방출된다.[21]인슐린 수치가 증가하면 포도당이 세포로 흡수된다.글루트4는 운반용 베시클에서 세포에 저장되며 인슐린이 막 수용체와 결합하면 세포의 혈장막에 빠르게 통합된다.[18]null
인슐린이 낮은 조건에서 대부분의 글루트4는 근육과 지방 세포의 세포 내 음낭에 격리된다.혈장막과 결합하면서 글루트4 전달체를 삽입해 포도당 운반이 가능해지며 포도당 흡수량이 증가한다.[22]유전공학으로 만들어진 근육 인슐린 수용체 녹아웃(MIRKO) 마우스는 인슐린에 의해 유발되는 포도당 섭취에 무감각하도록 설계되었으며, 이는 글루트4가 부재함을 의미한다.그러나 당뇨나 단식성 고혈당이 있는 생쥐는 불감증의 부정적 영향에 면역이 되는 것으로 나타났다.[23]null
글루트4의 메커니즘은 리간드를 막 수용체에 결합하면 신호가 증폭되어 세포 반응이 일어나는 캐스케이드 효과의 예다.이 경우 인슐린은 그 희미한 형태로 인슐린 수용체에 결합하여 수용체의 티로신-키나아제 영역을 활성화시킨다.이어 수용체가 PI-3 키나제를 결합하는 인슐린 수용체 기질(IRS-1)을 모집한다.PI-3 kinase는 멤브레인 지질 PIP2를 PIP3으로 변환한다.PIP3는 PKB(단백질키나제B)와 PDK1에 의해 구체적으로 인식되며, PKB는 인산화 및 활성화할 수 있다.일단 인산염화되면 PKB는 그 활성 형태에 있고 인산염화 TBC1D4는 TBC1D4와 관련된 GTPase 활성화 도메인을 억제하여 Rab 단백질이 그 GDP에서 GTP 결합 상태로 변화할 수 있게 한다.GTPase 활성 도메인의 억제로 인해 단백질이 그 활성 형태로 계단옆에 남게 되고, GLUT4가 플라스마 막에 표현되도록 자극한다.[24]null
RAC1은 인슐린에 의해 활성화되는 GTPase이다.Rac1은 혈장 막에 GLUT4 vesicle을 삽입할 수 있는 피질 액틴 시토스켈레톤[25] 재구성을 촉진한다.[26][27]RAC1 녹아웃 생쥐는 근육 조직의 포도당 섭취를 줄였다.[27]null
글루트4의 이질성 쥐는 당뇨병은 물론 근육에서도 인슐린 저항성을 발달시킨다.[28]null
근육수축
근육수축은 근육세포가 GLUT4 수용체를 표면으로 변환하도록 자극한다.이는 특히 지속적인 수축이 GLUT4 변환 속도를 증가시키는 심장근육에서는 더욱 그러하지만 골격근 수축 증가에서는 덜 관찰된다.[29]골격근육에서 근육수축은 글루트4의 번역을 여러 번 증가시키며,[30] 이는 RAC1과[31][32] AMP로 활성화된 단백질 키나아제에 의해 조절될 가능성이 높다.[33]null
근육 스트레칭
근육 스트레칭은 또한 LAC1을 통해 설치류 근육에서 글루트4 변환과 포도당 흡수를 자극한다.[34]null
상호작용
글루트4는 Daxx라고도 알려진 죽음과 관련된 단백질 6과 상호작용하는 것으로 나타났다.사멸을 조절하는 데 쓰이는 닥스(Daxx)는 세포질에서 글루트4와 연관되어 있는 것으로 나타났다.GLUT4에서 발견된 것과 같은 UBX-도메인은 사선 신호와 관련이 있는 것으로 나타났다.[6]그래서 이 상호작용은 세포 내에서 Daxx의 번역에 도움을 준다.[35]null
게다가, 최근의 보고들은 해마와 같은 중추신경계에 글루트4 유전자의 존재를 증명했다.더욱이 해마에서의 글루트4의 인슐린 자극 밀매 장애는 해마 뉴런의 대사 활동과 가소성을 감소시켜 행동이나 인지 기능 장애와 같은 우울증을 초래한다.[36][37][38]null
대화형 경로 지도
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- ^ 대화형 경로 맵은 WikiPathways에서 편집할 수 있다."GlycolysisGluconeogenesis_WP534".
참조
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외부 링크
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- USCD—자연 분자 페이지:신호 경로", "GLUT4";에는 고해상도 네트워크 맵이 포함되어 있다.2009년 12월 25일에 접속.
