The pharmacological properties of ginseng are mainly attributed to ginsenosides, the active constituents that are found in the extracts of different species of ginseng. Lately; the studies on ginsenosides are mainly focused on IH-901, a major intestinal bacterial metabolite of ginsenosides. In this study; we examined the anti-diabetic activity of IH-901 in C57BU61 db/db mice model. IH-901 was administrated orally at a dose of 20 mg/kg for 5 weeks. During the experimental period, body weight and blood glucose levels were measured every week. After 5 weeks, db/db mice were sacrificed and diabetic parameters were analyzed. IH-901 treated group showed a significant decrease in fasting blood glucose levels (from 10.5 mM to 9.4 mM), insulin resistance index (from 163.6 to 100.2) and triglyceride levels (from 115.3 to 70.1) compared to the diabetic control. In Pancreatic islets morphology; IH-901 treated group revealed much less infltrated mononuclear cells, indicating that IH-901 recovered ${\beta}$-cell damage due to hyperglycemia. In addition, IH-901 upregulated expressions of glucose transporter 4 (GLUT4) and PPAR-${\gamma}$ in skeletal muscle and adipose tissue, respectively. Taken together IH-901might be a potential anti-hyperglycemic agent with insulin sensitizing effect.
In this study, body weight levels of glucose, insulin and triglyceride in blood and glucosidase activity of the small intestine were investigated to determine the effect of Sangbaegpitang and Supungsungiwhan on the glucose metabolism of db/db mice. The GLUT4 mRNA of muscle tissue and the Acetyl CoA Carboxylase and the activation rate of GLUT2 mRNA of liver tissue were measured by the reverse transcription-polymerase chain reaction method and by the vitro transcription. The results were obtained as follows: 1. In the Sangbaegpitang administration group, (1) The level of triglyceride was decreased significantly and the glucosidase activity of the small intestine was inhibited remarkably, (2) The amounts of the GLUT4 mRNA in muscle tissue and Acetyl CoA Carboxylase mRNA in liver tissue were increased significantly. (3) Though glucose level in both fasting and non-fasting, were decreased and the insulin level in blood was increased, the results showed no statistical significance. 2. In the Supungsungiwhan administration group, (1) The levels of glucose and triglyceride were decreased significantly in the blood of non-fasting animals. (2) The glucosidase activity of small intestine was inhibited markedly and the amounts of GLUT4 mRNA of muscle tissue and GLUT2 mRNA of liver tissue were increased significantly. (3) The glucose levels in the fasting group were reduced, while insulin level was increased but showed no statistical significance, Based on the above results, our conclusions are as follows: Sangbaegpitang & Supungsungiwhan are thought to be capable of inhibiting the activity glucosidase, the enzyme which influences carbohydrate metabolism in the small intestine of db/db mice(the experimental diabetic model) and delaying the absorption of carbohydrate, thus proving effective on inhibiting the increase of non-fasting glucose level effectively. Futhermore Sangbaegpitang and Supungsungiwhan are though: to be capable of preventing the composition of free fatty acids by restoring the production of GLUT4 mRNA of muscle tissues and GLUT2 mRNA of liver tissues. Those results suggests that above prescriptions can be applied to non-insulin dependent diabetes mellitus in order to improve insulin resistance.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.46
no.5
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pp.552-561
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2017
This study aimed to investigate glucose uptake mechanisms and metabolic mechanisms for absorbed glucose in HepG2 cells treated with Acanthopanax senticosus water extract (ASW). A colorimetric assay kit was used to measure polyphenol content, glucokinase (GK) activity, glucose uptake, glucose consumption in cell culture medium, and glycogen content. RT-PCR and western blotting were performed to examine changes in the expression levels of glucose transporter 2 (GLUT2), hepatocyte nuclear factor $1{\alpha}$ ($HNF-1{\alpha}$), phosphatidylinositol 3-kinase (PI3k), protein kinase B (Akt), phospho-AMP-activated protein kinase (AMPK), phosphoenolpyruvate carboxykinase, GK, and glycogen synthase kinase $3{\beta}$ ($GSK3{\beta}$). Increased glucose uptake upon ASW treatment was confirmed to result from increased expression of $HNF-1{\alpha}$, which is one of the transcription factors acting on the GLUT2 promoter. From the measurements of GK activity, we observed that ASW had an effect on glucose phosphorylation, and we also confirmed that increased AMPK phosphorylation promoted glycolysis and suppressed gluconeogenesis. We confirmed that the increase in glycogen upon ASW treatment was induced by activation of Akt by PI3k, followed by phosphorylation of $GSK3{\beta}$. This study demonstrates that ASW activates glucose metabolic mechanisms in liver cells and is therefore a potential candidate to alleviate diabetes.
Far-infrared rays (FIR) are known to have various effects on atoms and molecular structures within cells owing to their radiation and vibration frequencies. The present study examined the effects of FIR on gene expression related to glucose transport through microarray analysis in rat skeletal muscle cells, as well as on mitochondrial biogenesis, at high and low glucose conditions. FIR were emitted from a bio-active material coated fabric (BMCF). L6 cells were treated with 30% BMCF for 24 h in medium containing 25 or 5.5 mM glucose, and changes in the expression of glucose transporter genes were determined. The expression of GLUT3 (Slc2a3) increased 2.0-fold (p < 0.05) under 5.5 mM glucose and 30% BMCF. In addition, mitochondrial oxygen consumption and membrane potential (ΔΨm) increased 1.5- and 3.4-fold (p < 0.05 and p < 0.001), respectively, but no significant change in expression of Pgc-1a, a regulator of mitochondrial biogenesis, was observed in 24 h. To analyze the relationship between GLUT3 expression and mitochondrial biogenesis under FIR, GLUT3 was down-modulated by siRNA for 72 h. As a result, the ΔΨm of the GLUT3 siRNA-treated cells increased 3.0-fold (p < 0.001), whereas that of the control group increased 4.6-fold (p < 0.001). Moreover, Pgc-1a expression increased upon 30% BMCF treatment for 72 h; an effect that was more pronounced in the presence of GLUT3. These results suggest that FIR may hold therapeutic potential for improving glucose metabolism and mitochondrial function in metabolic diseases associated with insufficient glucose supply, such as type 2 diabetes.
Lupeol is a type of pentacyclic triterpene and has been reported to have pharmacological activities against various diseases; however, the effect of lupeol on glucose absorption has not been elucidated yet. This study aimed to investigate the effect of lupeol on glucose uptake in 3T3-L1 adipocytes. Lupeol significantly facilitated glucose uptake by translocating glucose transporter type 4 (GLUT4) to the plasma membrane of the 3T3-L1 adipocytes, which was related to activation of the phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/protein kinase B (AKT) and 5 'adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) pathways. In the PI3K/AKT pathway, lupeol stimulates the phosphorylation of insulin receptor substrate 1 (IRS-1), which activates PI3K. Its activation by lupeol promotes the phosphorylation of AKT, but not the atypical protein kinase C isoforms ζ and λ. Lupeol also promoted the phosphorylation of AMPK. The activation of AMPK increased the expressions of the plasma membrane GLUT4 and the intracellular glucose uptake. The increase in the glucose uptake by lupeol was suppressed by wortmannin (PI3K inhibitor) and compound C (AMPK inhibitor) in the 3T3-L1 adipocytes. The results indicate that lupeol can facilitate glucose uptake by increasing insulin sensitivity through the stimulation of the expression of plasma membrane glucose transporter type 4 via the PI3K/AKT and AMPK pathways in the 3T3-L1 adipocytes.
Insulin stimulates glucose uptake in muscle and adipose tissue and thus maintains normal blood glucose level in our body. Derangement of this process causes many grave health problems. Insulin stimulates glucose transport primarily by recruiting GLUT4 from its intracellular storage sites to the plasma membrane. The process is complex and involves GLUT4 trafficking through multiple subcellular compartments (organelles) and many protein functions, details of which are poorly understood. This review summarizes a recent development to isolate and characterize the individual intracellular GLUT4 compartments and to illustrate how this compartmental analysis will help to identify the insulin-sensitive step or steps in the insulin-induced GLUT4 recruitment in rat adipocytes. The review does not cover the recent exciting development in identification of many proteins implicated in this process.
The baculovirus/insect cell expression system is of great value for the large-scale production of normal and mutant mammalian passive glucose-transport proteins heterologously for structural and functional studies. In most mammalian cells that express HepG2, this transporter isoform is predominantly located at the cell surface. However, it had been reported that heterologous expression of other membrane proteins using the baculovirus system induced highly vacuolated cytoplasmic membranes. Therefore, how a cell responds to the synthesis of large amounts of a glycoprotein could be an interesting area for investigation. In order to examine the subcellular location of the human HepG2 transport proteins when expressed in insect cells, immunofluorescence studies were carried out. Insect cells were infected with the recombinant baculovirus AcNPVHIS-GT or with wild-type virus at a MOI of 5, or were not exposed to viral infection. A high level of fluorescence displayed in cells infected with the recombinant virus indicated that transporters are expressed abundantly and present on the surface of infected Sf21 cells. The evidence for the specificity of the immunostaining was strengthened by the negative results shown in the negative controls. Distribution of the transporter protein expressed in insect cells was further revealed by making a series of optical sections through an AcNPVHIS-GT-infected cell using a confocal microscope, which permits optical sectioning of cell sample. These sections displayed intense cytoplasmic immunofluorecence surrounding the region occupied by the enlarged nucleus, indicating that the expressed protein was present not only at the cell surface but also throughout the cytoplasmic membranous structures.
In simultaneous saccharification and fermentation (SSF) for production of cellulosic biofuels, engineered Saccharomyces cerevisiae capable of fermenting cellobiose has provided several benefits, such as lower enzyme costs and faster fermentation rate compared with wild-type S. cerevisiae fermenting glucose. In this study, the effects of an alternative intracellular cellobiose utilization pathway-a phosphorolytic pathway based on a mutant cellodextrin transporter (CDT-1 (F213L)) and cellobiose phosphorylase (SdCBP)-was investigated by comparing with a hydrolytic pathway based on the same transporter and an intracellular ${\beta}$-glucosidase (GH1-1) for their SSF performances under various conditions. Whereas the phosphorolytic and hydrolytic cellobiose-fermenting S. cerevisiae strains performed similarly under the anoxic SSF conditions, the hydrolytic S. cerevisiae performed slightly better than the phosphorolytic S. cerevisiae under the microaerobic SSF conditions. Nonetheless, the phosphorolytic S. cerevisiae expressing the mutant CDT-1 showed better ethanol production than the glucose-fermenting S. cerevisiae with an extracellular ${\beta}$-glucosidase, regardless of SSF conditions. These results clearly prove that introduction of the intracellular cellobiose metabolic pathway into yeast can be effective on cellulosic ethanol production in SSF. They also demonstrate that enhancement of cellobiose transport activity in engineered yeast is the most important factor affecting the efficiency of SSF of cellulose.
The biochemical study of sugar uptake in yeasts started five decades ago and led to the early production of abundant kinetic and mechanistic data. However, the first accurate overview of the underlying sugar transporter genes was obtained relatively late, due mainly to the genetic complexity of hexose uptake in the model yeast, Saccharomyces cerevisiae. The genomic era generated in turn a massive amount of information, allowing the identification of a multitude of putative sugar transporter and sensor-encoding genes in yeast genomes, many of which are phylogenetically related. This review aims to briefly summarize our current knowledges on the biochemical and molecular features of the transporters of pentoses in yeasts, when possible establishing links between previous kinetic studies and genomic data currently available. Emphasis is given to recent developments concerning the identification of D-xylose transporter genes, which are thought to be key players in the optimization of S. cerevisiae for bioethanol production from lignocellulose hydrolysates.
Seo, Hyo Hyun;Song, Mi Young;Kulkarni, Atul;Suh, Sung-Suk;Lee, Taek-Kyun;Moh, Sang Hyun
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.15
no.6
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pp.3799-3804
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2014
In sea water, microalgae are exposed to a range of critical environmental conditions. Microalgae are protected from UV-A radiation due to the presence of mycosporine like amino acids(MAAs). Owing to the UV-A absorption properties of MAAs, they are used widely as a UV protecting ingredient in cosmetics. Therefore, there is a need to increase the production yield of MAAs. This study investigated the production yield of MAAs in transformed microalgae by radiofrequency(RF) exposure. Initially, the Glut-1 gene was transformed to Chlamydomonas hedleyi microalgae as a glucose transporter. The biomass was enhanced after Glut-1 gene transformation. In addition, the MAAs production yield was increased during large scale production in bioreactors due to the RF treatment. Therefore, purified extracts of MAAs can be used as a sun block material in the cosmetic industrial field.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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