GLUT4是一种葡萄糖转运蛋白,存在于脂肪和横纹肌细胞中。新陈代谢正常的人,进食后胰腺分泌胰岛素。胰岛素通过与脂肪和肌肉细胞表面的胰岛素受体结合,向脂肪和肌肉细胞发出信号,使其从血液中吸收葡萄糖。
当胰岛素受体被激活时,它诱导GLUT4蛋白从细胞内的储备中转移。这种蛋白质也可以通过肌肉收缩被吸收到细胞表面。在没有胰岛素或肌肉收缩的情况下,它储存在细胞内的小泡中。
当GLUT4位于细胞表面时,葡萄糖沿着浓度梯度向下进入细胞,这一过程称为促进扩散。然后,己糖激酶通过磷酸化过程将磷酸基团立即添加到葡萄糖中,生成葡萄糖-6-磷酸,而葡萄糖-6-磷酸不能扩散到细胞外。当葡萄糖-6-磷酸通过糖酵解和Krebs循环代谢时,它可以用作能量来源。
这种蛋白的活性缺陷与某些形式的胰岛素抵抗或2型糖尿病前期有关。胰岛素抵抗是指胰腺分泌胰岛素,但脂肪和肌肉细胞不会通过吸收葡萄糖对其作出反应。胰腺通过分泌额外的胰岛素帮助细胞吸收葡萄糖来进行补偿,胰岛素抵抗患者通常具有高水平的葡萄糖和高血胰岛素浓度。胰腺最终无法满足人体对胰岛素的需求,可能导致2型糖尿病。GLUT4在胰岛素抵抗中的作用是糖尿病研究的一个活跃领域。。
胰岛素通过一个复杂的信号转导机制,包括蛋白质和脂质的磷酸化和去磷酸化,触发这种蛋白质向细胞表面的转运。胰岛素结合后,胰岛素受体磷酸化一种称为胰岛素受体底物1(IRS-1)的蛋白质。IRS-1通过脂质和其他蛋白质将GLUT4移动到细胞表面。当血胰岛素水平降低时,必须从细胞表面去除GLUT4,以减缓葡萄糖进入细胞的速度。这一过程的研究较少。。
GLUT4是葡萄糖转运蛋白家族的成员。葡萄糖转运蛋白是包含12个跨膜螺旋结构域的完整膜蛋白。这种蛋白质是该家族中唯一受胰岛素调节的成员。虽然它对肌肉和脂肪组织有特异性,但葡萄糖转运蛋白家族的其他成员对其他组织也有特异性。例如,GLUT3是一种高亲和力葡萄糖转运蛋白,是神经元中的主要葡萄糖转运蛋白。
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