My professional journey to understand the glucose homeostasis began in the 1990s, starting from cloning of the promoter region of glucose transporter type 2 (GLUT2) gene that led us to establish research foundation of my group. When I was a graduate student, I simply thought that hyperglycemia, a typical clinical manifestation of type 2 diabetes mellitus (T2DM), could be caused by a defect in the glucose transport system in the body. Thus, if a molecular mechanism controlling glucose transport system could be understood, treatment of T2DM could be possible. In the early 70s, hyperglycemia was thought to develop primarily due to a defect in the muscle and adipose tissue; thus, muscle/adipose tissue type glucose transporter (GLUT4) became a major research interest in the diabetology. However, glucose utilization occurs not only in muscle/adipose tissue but also in liver and brain. Thus, I was interested in the hepatic glucose transport system, where glucose storage and release are the most actively occurring.
The baculovirus/insect cell expression system is of great value in the study of structure-function relationships in mammalian glucose-transport proteins by site-directed mutagenesis and for the large-scale production of these proteins for mechanistic and biochemical studies. Spodoptera frugiperda Clone 21 (Sf2l) cells grow well on TC-100 medium that contains $0.1\%$ D-glucose as the major carbon source, strongly suggesting the presence of endogenous glucose transporters. However, very little is known about the properties of the endogenous sugar transporter(s) in Sf2l cells, although a saturable transport system for hexose uptake has been previously revealed in the Sf cells. In order to further examine the substrate and inhibitor recognition properties of the Sf2l cell transporter, the ability of hexoses to inhibit 2-deoxy-D-glucose (2dGlc) transport was investigated by measuring inhibition constants $(K_i)$. The $K_i's$ for reversible inhibitors were determined from plots of uptake versus inhibitor concentration. Transport was effectively inhibited by D-mannose and D-glucose. Of the hexoses tested, L-glucose had the least effect on 2dGlc transport in the Sf2l cells, indicating that the transport is stereoselective. Unlike the human HepG2 type glucose transport system, D-mannose had a somewhat greater affinity for the Sf2l cell transporter than D-glucose, implying that the hydroxyl group at the C-2 position is not necessary for strong binding. However, epimerization at the C-4 position of D-glucose (D-galactose) resulted in a dramatic decrease in affinity of the hexose for the Sf2l cell transporter. Such a lowering of affinity might be the result of the involvement of the C-4 hydroxyl in hydrogen bonding. It is therefore suggested that Sf2l cells were found to contain an endogenous sugar transport activity that in several aspects resembles the human HepG2 type glucose transporter, although the insect and human transporters do differ in their affinity for cytochalasin B.
The number of sites at which a protein can be readily cleaved by a proteolytic enzyme is greatly influenced by its three-dimensional structure. For native, properly-folded proteins both the rate of cleavage and number of sites at which cleavage takes place are usually much less than for the denatured protein. In order to compare the tertiary structure of recombinant HepG2 type glucose transporter with that of its native counterpart in the erythrocyte, the pattern of tryptic cleavage of the protein expressed in insect cell membranes was therefore examined. After 30 minutes digestion, a fragment of approximate Mr 19,000-21,000 was generated. In addition to this, there were two less intensely stained fragments of apparent Mr 28,000 and 17,000. The pattern of labelling was similar up to 2 hours of digestion. However, the fragments of Mr 19,000-21,000 and Mr 17,000 were no longer detectable after 4 hours digestion. The observation of a very similar pattern of fragments yielded by tryptic digestion of the HepG2 type transporter expressed in insect cells suggests that the recombinant protein exhibits a tertiary structure similar if not identical to that of its human counterpart. Also, the endogenous sugar transporter(s) present in Sf21 cells did not bind cytochalasin B, the potent transporter inhibitor. Therefore, the baculovirus/Spodoptera frugiperda (Sf) cell expression system could be very useful for production of large amounts of human glucose transporters, heterologously.
What makes glucose transport function sensitive to insulin in one cell type such as adipocyte, and insensitive in another such as liver cells is unresolved question at this time. Recently it is known that insulin stimulates glucose transport in adipocytes largely by redistributing transporter from the storage pool that is included in a low density microsomal fraction to plasma membrane. Therefore, insulin sensitivity may depend upon the relative distribution of gluscose transporters between the plasma membrane and in an intracellular storage compartment. In hepatocytes, the subcellular distribution of glucose transporter is less well documented. It is thus possible that the apparent insensitivity of the hepatocyte system could be either due to lack of the constitutively maintained, intracellular storage pool of glucose transporter or lack of insulin-mediated transporter translocation mechanism in this cell. In this study, I examined if any intracellular glucose transporter pool exists in hepatocytes and this pool is affected by insulin. The results obtained summarized as followings: 1) Distribution of subcellular fractions of hepatocyte showed that there are $24.9{\pm}1.3%$ of plasma membrane, $36.9{\pm}1.7%$ of nucleus-mitochondria enriched fraction, $23.5{\pm}1.2%$ of lysosomal fraction, $9.6{\pm}1.0%$ of high density microsomal fraction and $4.9{\pm}0.5%$ of low density microsomal fraction. 2) In adipocyte, there were $29.9{\pm}2.6%$ of plasma membrane, $19.4{\pm}1.9%$ of nucleus-mitochondria enriched fraction, $26.7{\pm}1.8%$ of high density microsomal fraction and $23.9{\pm}2.1%$ of low density microsomal fraction. 3) Surface labelling of sodium borohydride revealed that plasma membrane contaminated to lysosomal fraction by $26.8{\pm}2.8%$, high density microsomal fraction by $8.3{\pm}1.3%$ and low density microsomal fraction by $1.7{\pm}0.4%$ respectively. 4) Cytochalasin B bound to all of subcellular fractions with a Kd of $1.0{\times}10^{-6}M$. 5) Photolabelling of cytochalasin B to subcellular fractions occurred on 45 K dalton protein band, a putative glucose transporter and D-glucose inhibited the photolabelling. 6) Insulin didn't affect on the distribution of subcellular fractions and translocation of intracellular glucose transporters of hepatocytes. 7) HEGT reconstituted into hepatocytes was largely associated with plasma membrane and very little was found in low density microsomal fraction which equals to the native glucose transporter distribution. Insulin didn't affect on the distribution of exogeneous glucose transporter in hepatocytes. From the above results it is concluded that insulin insensitivity of hepatocyte may due to lack of intracellular storage pool of glucose transporter and thus intracellular storage pool of glucose transporter is an essential feature of the insulin action.
The baculovirus/insect cell expression system is of great value in the study of structure-function relationships in mammalian glucose-transport proteins by site-directed mutagenesis and for the large-scale production of these proteins for mechanistic and biochemical studies. In order to exploit this, the effects of substitution at the highly conserved residue glutamine 282 of the human erythrocyte-type glucose transporter have been examined by in vitro site-directed mutagenesis. The modified human transport protein has been expressed in Spodoptera frugiperda 21 cells by using the recombinant baculovirus AcNPV-GTL. To assess the functional integrity of the expressed transporter, measurements of the transport inhibitor cytochalasin B binding were performed, involving the membranes prepared from 4 days post infection with no virus, with wild-type virus or AcNPV-GTL virus. Data obtained showed that there was little or no D-glucose-inhibitable binding in cells infected with the wild type or no virus. Only the recombinant virus infected cells exhibited specific binding, which is inhibitable by D- but not by L-glucose. However, there was a notable reduction in the affinity for the potent inhibitor cytochalasin B when binding measurements of AcNPV-GTL were compared with those of AcNPV-GT, which has no substitution. It is thus suggested that although the modified and unmodified human transporters differed slightly in their affinity for cytochalasin B, the glutamine substitution did not interfere the heterologous expression of the human transporter in the insect cells.
Proceedings of the Korean Society of Plant Biotechnology Conference
/
2005.11a
/
pp.9-21
/
2005
To study the biochemical and physiological role of the plastidic glucose transporter (pGlcT) in carbohydrate metabolism, we characterized transgenic plants with mutations in the pGlcT gene (GT), gt-1 and gt-2, as well double mutants of GT and the maltose transporter (MEX1) and GT and the triose phosphate/phosphate translocator (TPT), GT and the cytosolic fructose-1,6-bisphosphatase gene (cFBP), and MEX1 and TPT, gt-1/mex2, gt-1/tpt-2, gt-1/cfbp-1, mex1-1/tpt-2, respectively. Compared to the wild type, all mutants except the gt-1/cfbp-1 mutant lines displayed higher starch accumulation and higher levels of maltose. Starch accumulation is due to a decrease in starch turnover, leading to an imbalance between the rates of synthesis and degradation. Sucrose levels of gt alleles were higher than those in wild-type plants during the light period, suggesting possible nightly supplementation via the maltose transport pathway to maintain proper carbohydrate partitioning in the plant leaves. The gt plants displayed less growth retardation than mex1-1 mutant and gt-1/mex2 double mutant displayed accumulativesevere growth retardation as compared to individual gt-1 and mex1-1 mutants, implying that the maltose transporter-mediated pathway is a major route for carbohydrate partitioning at night. The gt-1/tpt-2, mex1-1/tpt-2 and gt-1/cfbp-1 double mutants had retarded growth and low chlorophyll content to differing degrees, indicating that photosynthetic capacity had diminished. Interestingly, the gt-1/tpt-2 line displayed a glucose-insensitive phenotype and higher germination rates than wild type, suggesting its involvement not only in carbon partitioning, but also in the sugar signaling network of the pGlcT and TPT.
Park, Keun-Hong;Park, Sang-Hyug;Lee, Hyun-Jung;Min, Byoung-Hyun
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.14
no.3
/
pp.450-455
/
2004
A reducing glucose-carrying polymer, called poly [3-O-(4'-vinylbenzyl)-D-glucose](PVG), was interacted with HepG2 cells including a type-l glucose transporter (GLUT-1) on the cell membrane. The cooperative interaction between a number of GLUT-1s and a number of reducing 3-O-methyl-D-glucose moieties on the PVG polymer chain was found to be responsible for the increase in the interaction with HepG2 cells. The affinity between the cells and the PVG was studied using RITC-labeled glycopolymers. The specific interaction between the GLUT-1 on HepG2 cells and the PVG polymer carrying reducing glucose moieties was suppressed by the inhibitors, phloretin, phloridzin, and cytochalasin B. Direct observation by confocal laser microscopy with the use of RITC-labeled PVG and pretreatment of HepG2 cells with the inhibitors demonstrated that the cells interacted with the soluble form of the PVG polymer via GLUT-1, while fluorescence labeling of the cell surface was prevented after pretreatment with the inhibitors of GLUT-1.
Obesity increases the risk of developing metabolic diseases such as hypertension, type 2 diabetes, hyperlipidemia, and cardiovascular diseases, as well as some cancers. To prevent the occurrence of these diseases and death, it is essential to manage obesity. Though there are several treatments for obesity, lifestyle interventions, such as diet and exercise, and drug therapy are most widely used in clinical practice. Among the anti-obesity drugs available, the weight loss effect of naltrexone/bupropion has been well-proven. We present a case study in which naltrexone/bupropion, a glucagon-like peptide-1 agonist, and a sodium-glucose transporter 2 inhibitor showed significant weight loss and improved metabolic parameters. Additionally, the management of type 2 diabetes and hypertension, which are common diseases in patients with obesity, was also included.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.