葡萄糖轉運體研究獲進展

葡萄糖轉運體（Glucose Transporters, GLUT）是一類負責機體葡萄糖進出入組織器官的關鍵門控蛋白，專職負責組織器官的能量供給和機體葡萄糖水平穩態調節功能。某些特定GLUT的膜轉運或功能受損是機體葡萄糖水平紊亂、高血糖和糖尿病產生的重要原因。

GLUT4是脂肪細胞和骨骼肌細胞內最主要的葡萄糖轉運蛋白，胰島素調控的GLUT4膜轉運對於機體血糖平衡的維持至關重要。GLUT4的轉運障礙是機體產生胰島素抵抗或患有2型糖尿病的主要表現之一。為了研究GLUT4在細胞膜上行使葡萄糖轉運功能的單分子分布模式及其相關影響因素，中國科學院昆明植物研究所天然產物藥理學與新葯創製團隊熊文勇研究組與中國科學院長春應用化學研究所王宏達研究組合作，利用直接隨機光學重建超分辨顯微鏡（dSTORM）對不同生理狀態下脂肪細胞質膜上GLUT4的分布模式進行分析，在單分子水平解析了脂肪細胞質膜表面GLUT4在不同生理狀態下的分布特點和影響機制，發現胰島素抵抗會導致細胞膜上的GLUT4的分布模式變得更加成簇聚集，使人們從一個全新的角度對胰島素抵抗對GLUT4的影響有了更深刻的認識，上述研究成果以Super-resolution microscopy reveals the reorganization of GLUT4 on plasma membrane regulated by insulin resistance 為題，以雙方實驗室為共同通訊作者發表在細胞生物學雜誌Journal of Cell Science（2017, 130: 396-405）上。

GLUT1是一類廣泛分布於眾多組織器官的葡萄糖轉運體，對於維持人的正常生理功能極為重要，其表達和功能異常與很多疾病相關，比如GLUT1在癌細胞的新陳代謝過程中發揮著重要功能，腫瘤細胞中GLUT1高度表達，這可能與腫瘤細胞快速增長需要大量葡萄糖密切相關。熊文勇課題組與王宏達研究組繼續合作，研究了GLUT1在多種細胞中的膜上分布特點，發現與GLUT4有很多類似之處，都有分散分布和成簇分布的特點。上述研究成果以Mechanistic insights into GLUT1 activation and clustering revealed by super-resolution imaging 為題，以雙方實驗室為共同通訊作者發表在近期的《美國國家科學院院刊》（2018, PNAS June 18, 2018. 201803859）上，為後續進一步開展功能研究奠定重要基礎。

熊文勇課題組方得到雲南省科技廳項目(2013HA023, 2017FA044)支持。

圖1 胰島素抵抗調控GLUT4動態分布

圖2 GLUT1聚集和分散與葡萄糖攝取的相關性

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