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    葡萄糖轉(zhuǎn)運體（GLUT4）是脂肪細胞和肌細胞中zui主要的葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白，胰島素調(diào)控的GLUT4膜轉(zhuǎn)運對于機體血糖平衡的維持至關(guān)重要。GLUT4轉(zhuǎn)運障礙是機體產(chǎn)生胰島素抵抗或患有2型糖尿病的主要表現(xiàn)之一。目前，絕大多數(shù)有關(guān)GLUT4的研究主要針對GLUT4的表達和膜轉(zhuǎn)運，關(guān)于GLUT4自身蛋白活性的研究也有少量報道。然而對于GLUT4在其行使葡萄糖轉(zhuǎn)運功能的地方——細胞膜上的分布模式及其相關(guān)影響因素的研究卻極少。另外，由于衍射極限的存在使得傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的成像分辨率無法突破200 nm，這也使得研究者們無法在超高分辨率甚至單分子水平去獲取GLUT4在細胞膜上的分布模式的詳細信息。

　　

    隨著超分辨成像技術(shù)的出現(xiàn)及迅速發(fā)展，使得成像分辨率zui高可達到20nm以下，這為科研人員提供了的工具和手段，從而能在單分子水平去研究細胞膜上GLUT4的分布模式。

　　

    中國科學(xué)院昆明植物研究所熊文勇研究組與長春應(yīng)用化學(xué)研究所電分析國家重點實驗室王宏達研究組合作，利用直接隨機光學(xué)重建超分辨顯微鏡（dSTORM），對不同生理狀態(tài)下脂肪細胞質(zhì)膜上GLUT4的分布模式進行觀察和統(tǒng)計分析，從單分子水平解析了脂肪細胞質(zhì)膜表面GLUT4在不同生理狀態(tài)下的分布模式變化。結(jié)果顯示在胰島素刺激后，細胞質(zhì)膜上的GLUT4除了在數(shù)量上明顯增加外，蛋白成簇能力和參與成簇的蛋白比例明顯下降，趨向于形成小簇或更加隨機、彌散的分布模式；當細胞產(chǎn)生胰島素抵抗后，細胞對胰島素的敏感性降低，然而相對于正常細胞，胰島素抵抗讓細胞質(zhì)膜表面的GLUT4呈現(xiàn)出更趨向于成簇或形成較大的簇的分布模式狀態(tài)。此外，通過突變GLUT4蛋白N端F⁵I序列，破壞脂筏以及微絲等手段初步探究了細胞質(zhì)膜上GLUT4分布模式的影響因素，發(fā)現(xiàn)F⁵I序列和脂筏都與質(zhì)膜上GLUT4的分布模式密切相關(guān)。這是發(fā)現(xiàn)胰島素抵抗會導(dǎo)致細胞膜上的GLUT4的分布模式變得更加聚集，這個發(fā)現(xiàn)使人們從一個全新的角度對胰島素抵抗有了更深刻的認識，也為進一步研究肥胖或糖尿病發(fā)病機制提供了新的理論基礎(chǔ)。

　　           

    該研究已在線發(fā)表于《細胞科學(xué)雜志》（Journal of Cell Science）。該研究得到了中科院百人計劃(292013312D11004)、國家自然科學(xué)基金(81270919)及云南省基金(39Y33H521261)的支持。