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在众多的糖尿病患者中有90%都是二型糖尿病。二型糖尿病的主要病因是胰岛素抵抗,而其发生的分子机制还很不清楚。脂肪细胞是调节血糖平衡的重要组成部分,也是响应胰岛素刺激的最主要细胞。葡萄糖转运体4(GLUT4)是一类在脂肪和肌肉细胞中高度表达的跨膜蛋白质,静息状态下它被储存在细胞内的囊泡上。在胰岛素刺激下,储存GLUT4的囊泡(GSVs)被转运到细胞膜下,通过与细胞膜发生融合使GLUT4被转运到细胞膜上,进而通过向细胞内摄取葡萄糖来降低外周血液中的葡萄糖含量。胰岛素在这一转运过程中的分子机制还很不清楚。这主要局限于传统的技术手段很难时时动态的追踪、分析胞内GSVs的运动及与细胞膜的融合过程。
全内反射荧光显微镜是近年来发展起来的一种新型显微镜,它能够时时动态的追踪单个囊泡在近膜区的运动过程。结合我们开发的一套半自动分析系统,我们系统的分析了脂肪细胞内大量GSVs的运动学特性,我们清楚的界定了GSVs与细胞膜锚定、成熟以及融合的几个步骤。我们还发现发现胰岛素能够增加GSVs与细胞膜的锚定速率,并且这一锚定过程受胰岛素调节的PI3K及其下游效应物AS160调控。而胰岛素调控GSVs转运的更关键步骤是GSVs锚定后与细胞膜发生融合的能力。
AS160是近年来发现的一个具有GAP功能区的新蛋白。其下游Rab蛋白被认为在GSVs转运过程中起着重要作用。哺乳动物细胞中有60-70个Rab蛋白。依靠双通道全内反射荧光显微镜系统我们筛选了其中最有可能的一部分Rab蛋白。初步结果显示只有Rabl0和Rab14存在于分泌型GSVs上。这也为我们下面的工作指明了方向。