• The Korean Journal of Physiology
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• 제25권2호
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• pp.115-123
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• 1991

Molecular association of glucose transporters with the other proteins in the plasma membrane was assessed by gel electrophoresis and immunoblot techniques. Approximately $31.5{\pm}5.1%$ of GLUT-4, $64.8{\pm}2.7%$ of clathrin, 48.7% of total protein in the plasma membrane (PM) were found insoluble upon extraction with 1% Tx-100. Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis revealed that the Tx-100 insoluble PM fraction contained about 4 major polypeptides with apparent molecular weight of above 200, 100-120, 80 and 30-35 KDa that were readily removed upon wash with a high pH buffer which is known to remove clathrin and 0.5 M Tris-buffer which is known to remove assembly proteins (AP). Immunoblotting of GLUT4 and clathrin against specific antibodies showed that GLUT-4 and clathrin were co-solubilized up to 84.6% and 82.7% respectively by wash with a high pH buffer and 1% Tx-100. When the membrane was pre-washed with a high pH buffer and 0.5 M Tris solution, GLUT4 and clathrin were not solubilized further suggesting that GLUT4 molecules are in molecular association with clathrin, AP and/or other extrinsic membrane proteins in plasma membrane and the formation of clathrin-coated structures might be involved in insulin stimulated glucose transporter translocation mechanism.

• The Korean Journal of Physiology
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• 제27권2호
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• pp.123-138
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• 1993

The mechanism of insulin action to increase glucose transport is attributed to glucose transporter translocation from intracellular storage pools to the plasma membrane in insulin-sensitive cells. The present study was designed to visualize the redistribution of the glucose transporter by means of an immunogold labelling method. Our data clearly show that glucose transporter molecules were visible by this method. According to the method this distribution of glucose transporters between cell surface and intracellular pool was different in adipocytes. The glucose transporter molecules were randomly distributed at the cell surface whereas the molecules at LDM were farmed as clusters. By insulin treatment the number of homogeneous random particles increased at the cell surface whereas the cluster forms decreased at the intracellular storage pools. It suggests that the active molecules needed to be evenly distributed far effective function and that the inactive molecules in storage pools gathered and termed clusters until being transferred to the plasma membrane.

• 생명과학회지
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• 제23권9호
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• pp.1163-1169
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• 2013

인슐린은 근육세포 표면으로 포도당 수송체 4(glucose transporter 4, GLUT4)를 유도하여 혈액 속의 포도당을 세포 내로 유입시키도록 작용한다고 알려져 있다. Fagopyritol은 인슐린과 유사한 작용을 하는 것으로 알려져 있으므로, 본 연구에서는 혈당강하 효과가 있다고 알려진 fagopyritol을 랫드의 근육세포주(L6GLUT4myc 세포)에 처리하여, 아직 명확하게 밝혀지지 않은 fagopyritol의 혈당강하 기전을 규명하고자 수행하였다. Fagopyritol의 혈당강하 기전을 규명하기 위하여 근원세포(myoblast)와 근관세포(myotube)에 fagopyritol을 처리하여 액틴 필라멘트의 구조와 GLUT4에 미치는 영향을 분석하였다. Fagopyritol을 myoblast에 처리하였을 때, GLUT4가 처리군에서 대조군과 비교하여 유의 있게 원형질막 쪽으로 유도되는 것을 확인하였고, 액틴 필라멘트의 구조가 재조정되면서 GLUT4의 이동을 돕는 것으로 생각된다. 또한 fagopyritol이 인슐린과 유사한 작용 경로를 가지는지 확인하기 위하여, 인슐린 작용 경로에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)의 억제제인 LY294002를 fagopyritol과 함께 처리하였을 때 GLUT4가 원형질막 쪽으로 유도되지 않는 것을 확인하였다. Fagopyritol을 myotube에 처리하였을 때, myoblast에 처리하였을 때와 유사한 결과를 나타내었다. 이러한 결과를 종합하면 fagopyritol이 인슐린과 유사한 작용을 하여 액틴 필라멘트의 구조 변경과 GLUT4의 이동을 촉진시키는 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제24권8호
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• pp.895-902
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• 2014

아디포넥틴은 이미 합성된 GLUT4의 translocation 증가를 통해 포도당의 세포내 유입을 촉진하며 인슐린 민감도를 증가시키는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 장기간(6주령부터 16, 26, 36, 47, 및 77주령까지)의 고지방식이(HFD)를 섭취한 비만 C57BL/6 생쥐와, 칼로리제한(CR) 또는 thiazolidinedione (TZD) 섭취에 의해 인슐린 민감성이 회복된 생쥐들로부터 지방조직을 적출하여 아디포넥틴과 GLUT4 의 mRNA 발현의 변화를 조사하였으며, 선형회귀분석(linear regression analysis)을 통해 아디포넥틴과 GLUT4 유전자 발현량 사이의 상관관계를 평가하여 아디포넥틴이 GLUT4 유전자 발현의 전사단계에서도 영향을 미치는지의 가능성을 확인하고자 하였다. 지방조직에서의 유전자 발현량은 TaqMan probe를 이용한 real-time PCR로 정량되었다. 실험결과, 지방조직에서의 아디포넥틴 mRNA발현량은 여러 조건의 생쥐 그룹들 사이에 유의한 변화가 나타나지 않았지만, GLUT4의 유전자 발현량은 HFD군에서는 감소하고, CR군(p<0.05)과 TZD군(p=0.007)에서는 유의하게 증가하는 변화가 확인되었다. 또한, 아디포넥틴과 GLUT4 mRNA 발현량 사이에는 유의한 상관관계를 나타내고 있음이 확인되었다. ND군(p<0.0001), HFD군 p<0.0001), 또는 각각의 주령과 식이별 소그룹, 그리고 CR군(p=0.002) 에서도 두 유전자간의 발현량이 유의하게 연관되어 있었다. 그러나 TZD군(p=0.73)의 생쥐에서는 그 연관성이 사라짐을 관찰하였다. 이는 TZD가 아디포넥틴 유전자 발현에는 영향을 미치지 않지만, GLUT4유전자 발현은 촉진하기에 두 유전자 사이에 유의하지 않은 상관관계로 변화되었음을 시사한다. 이들 결과는 아디포넥틴과 GLUT4의 유전자 발현은 강하게 연관되어 있으며, 두 유전자 발현 조절에 대한 공통적인 작용기전의 존재 가능성 또는 아디포넥틴이 GLUT4 translocation뿐만 아니라 GLUT4의 유전자 발현에도 직접적으로 작용하고 있음을 시사한다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제4권6호
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• pp.487-496
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• 2000

Insulin stimulates glucose transport in muscle and fat cells by promoting the translocation of glucose transporter (GLUT4) to the cell surface. Phosphatidylinositide 3-kinase (PI3-kinase) has been implicated in this process. However, the involvement of protein kinase B (PKB)/Akt and $PKC-{\zeta}$, those are known as the downstream target of PI3-kinase in regulation of GLUT4 translocation, is not known yet. An interesting possibility is that these protein kinases phosphorylate GLUT4 directly in this process. In the present study, $PKB-{\alpha}$ and $PKC-{\zeta}$ were added exogenously to GLUT4-containing vesicles purified from low density microsome (LDM) of the rat adipocytes by immunoadsorption and immunoprecipitation for direct phosphorylation of GLUT4. Interestingly GLUT4 was phosphorylated by $PKC-{\zeta}$ and its phosphorylation was increased in insulin stimulated state but GLUT4 was not phosphorylated by $PKB-{\alpha}.$ However, the GST-fusion proteins, GLUT4 C-terminal cytoplasmic domain (GLUT4C) and the entire major GLUT4 cytoplasmic domain corresponding to N-terminus, central loop and C-terminus in tandem (GLUT4NLC) were phosphorylated by both $PKB-{\alpha}$ and $PKC-{\zeta}.$ The immunoblots of $PKC-{\zeta}$ and $PKB-{\alpha}$ antibodies with GLUT4-containing vesicles preparation showed that $PKC-{\zeta}$ was co-localized with the vesicles but not $PKB-{\alpha}.$ From the above results, it is clear that $PKC-{\zeta}$ interacts with GLUT4-containing vesicles and it phosphorylates GLUT4 protein directly but $PKB-{\alpha}$ does not interact with GLUT4, suggesting that insulin-elicited signals that pass through PI3-kinase subsequently diverge into two independent pathways, an Akt pathway and a $PKC-{\zeta}$ pathway, and that later pathway contributes, at least in part, insulin stimulation of GLUT4 translocation in adipocytes via a direct GLUT4 phosphorylation.

• 생명과학회지
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• 제31권1호
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• pp.1-9
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• 2021

본 연구는 갈조류 유래 물질인 후코이단이 인슐린 민감성을 증진시키는지를 규명하기 위하여 3T3-L1 지방세포에서 포도당 흡수에 미치는 후코이단의 영향을 측정하고 그 작용기전을 조사하였다. 후코이단은 지방세포에서 포도당 흡수를 유의하게 증가시켰으며 이는 PM-GLUT4의 발현 증가와 관련이 있음을 관찰하였다. 후코이단은 인슐린 신호전달 경로에서 PI3K의 활성화 및 pIRS1tyr, Akt, PKCλ/ζ의 인산화를 대조군에 비해 유의하게 증가시켰다. 또한, AMPK의 활성화를 나타내는 pAMPK 수준이 유의하게 증가하였다. 이들 PI3K 및 AMPK 활성화는 포도당 수송체인 GLUT4를 세포막으로 이동시켰으며 이로 인하여 PM-GLUT4의 발현이 증가되고 포도당 흡수가 촉진되었다. 후코이단에 의한 PI3K 및 AMPK 경로의 활성화를 증명하기 위해, PI3K 억제제인 Wortmannin과 AMPK의 억제제인 Compound C를 사용하여 이들 처리에 의한 포도당 흡수능과 PM-GLUT4의 발현을 측정한 결과 이들의 발현이 유의하게 저해되었다. 따라서 후코이단은 3T3-L1 지방세포에서 PI3K 및 AMPK 경로를 활성화시킴으로써 인슐린 민감성을 증진하고 포도당 흡수를 촉진시킬 수 있음을 나타내었다.

• 생명과학회지
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• 제31권8호
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• pp.729-735
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• 2021

제 2 형 당뇨병은 조직의 포도당 흡수 능력에 이상이 있을 때 발생하며, 인슐린에 의한 포도당 섭취와 신진대사는 혈당을 유지하는 기본 활동이며 포도당 섭취는 인슐린이 세포 표면의 수용체에 결합하여 시작되는 다양한 신호 단계를 거친다. 본 연구는 Ecklonia cava에서 분리된 활성 화합물 인 2,7-phloroglucinol-6,6-bieckol이 3T3-L1 지방 세포에서 인슐린 신호전달체계에 따른 포도당 흡수 증가에 미치는 영향에 대한 것이다. 2,7-phloroglucinol-6,6-bieckol 은 3T3-L1 지방 세포에서 농도의존적으로 GLUT4의 발현을 증가시켜 원형질막에서의 glucose uptake 를 증가시켰다. 이는 인슐린 신호 전달 경로에서 2,7-phloroglucinol-6,6-bieckol 에 의한 IRS-1, AKT의 인산화 및 PI3K 활성화에 의한 것이다. PHB는 또한 AMPK 인산화와 활성화를 자극했다. 2,7-phloroglucinol-6,6-bieckol에 의한 PI3K/AKT 및 AMPK 경로의 인산화 및 활성화는 wortmannin (PI3K 억제제) 및 화합물 C (AMPK 억제제)를 사용하여 확인하였다. 본 연구에서 2,7-phloroglucinol-6,6-bieckol 이 3T3-L1 지방 세포에서 PI3K 및 AMPK 경로를 통해 원형질막으로의 GLUT4 전위를 촉진함으로써 포도당 흡수를 증가시킬 수 있음을 나타내었다. 이러한 결과는 2,7-phloroglucinol-6,6-bieckol 가 인슐린 감수성을 개선하는 데 도움이 될 수 있음을 시사한다.

• Molecules and Cells
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• 제23권3호
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• pp.272-279
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• 2007

The maintenance of normal blood glucose levels at rest and during exercise is critical. The maintenance of blood glucose homeostasis depends on the coordination and integration of several physiological systems, including the sympathetic nervous system and the endocrine system. During prolonged exercise increased demand for glucose by contracting muscle causes to increase glucose uptake to working skeletal muscle. Increase in glucose uptake by working skeletal muscle during prolonged exercise is due to an increase in the translocation of insulin and contraction sensitive glucose transporter-4 (GLUT4) proteins to the plasma membrane. However, normal blood glucose level can be maintained by the augmentation of glucose production and release through the stimulation of liver glycogen breakdown, and the stimulation of the synthesis of glucose from other substances, and by the mobilization of other fuels that may serve as alternatives. Both feedback and feedforward mechanisms allow glycemia to be controlled during exercise. This review focuses on factors that control blood glucose homeostasis during prolonged exercise.

• 셀메드
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• 제4권4호
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• pp.27.1-27.5
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• 2014

Picrorhiza kurroa Royle ex Benth. (Scrophulariaceae) is a traditional Ayurvedic herb known as Kutki. It is used as a remedy for diabetes by tribes of North Eastern Himalayan region of India. Present study was conducted to explore the mechanism of antidiabetic activity of standardized aqueous extract of Picrorhiza kurroa (PkE). PkE (100 and 200 mg/kg/day) was orally administered to streptozotocin induced diabetic rats, for 14 consecutive days. Plasma insulin levels were measured and pancreas of rat was subjected to histopathological investigations. Glucose transporter type 4 (GLUT-4) protein content in the total membrane fractions of soleus muscle was estimated by Western blot analysis. Plasma insulin level was significantly increased along with concomitant increase in GLUT-4 content of total membrane fractions of soleus muscle of diabetic rats treated with extract. There was evidence of regeneration of ${\beta}$-cells of pancreatic islets of PkE treated group in histopathological examinations. PkE increased the insulin-mediated translocation of GLUT-4 from cytosol to plasma membrane or increased GLUT-4 expression, which in turn facilitated glucose uptake by skeletal muscles in diabetic rats.

• Journal of Ginseng Research
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• 제47권3호
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• pp.420-428
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• 2023

Background: Ginsenoside F2 (GF2), a minor component of Panax ginseng, has been reported to possess a wide variety of pharmacological activities. However, its effects on glucose metabolism have not yet been reported. Here, we investigated the underlying signaling pathways involved in its effects on hepatic glucose. Methods: HepG2 cells were used to establish insulin-resistant (IR) model and treated with GF2. Cell viability and glucose uptake-related genes were also examined by real-time PCR and immunoblots. Results: Cell viability assays showed that GF2 up to 50 μM did not affect normal and IR-HepG2 cell viability. GF2 reduced oxidative stress by inhibiting phosphorylation of the mitogen-activated protein kinases (MAPK) signaling components such as c-Jun N-terminal kinase (JNK), extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK1/2), and p38 MAPK, and reducing the nuclear translocation of NF-κB. Furthermore, GF2 activated PI3K/AKT signaling, upregulated the levels of glucose transporter 2 (GLUT-2) and GLUT-4 in IR-HepG2 cells, and promoted glucose absorption. At the same time, GF2 reduced phosphoenolpyruvate carboxykinase and glucose-6-phosphatase expression as well as inhibiting gluconeogenesis. Conclusion: Overall, GF2 improved glucose metabolism disorders by reducing cellular oxidative stress in IR-HepG2 cells via MAPK signaling, participating in the PI3K/AKT/GSK-3β signaling pathway, promoting glycogen synthesis, and inhibiting gluconeogenesis.