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グルコーストランスポーター4 (GLUT4) は、インスリン刺激に応答して、血中グルコースの恒常性を保つ膜蛋白質であり、糖鎖修飾を受ける糖蛋白質でもある。通常、細胞内のGLUT4貯蔵小胞に局在しているGLUT4は、インスリン刺激によるシグナル伝達を経て細胞膜へと移行し、血中グルコースを細胞内に取り込む。GLUT4の動態の異常は二型糖尿病に深く関与することが報告されているが、複合的に生じるトラフィッキングメカニズムについては未だ不明な点が多い。特に、GLUT4動態に対する糖鎖の役割というのは未だ議論されていた。
本研究では、これまでに開発したPYPタグを用いた蛋白質ラベル化技術を応用することにより、GLUT4動態の解明に取り組んだ。細胞膜非透過性の発蛍光プローブとして開発したAT-DNB2は、高い蛍光OFF/ON比と速いラベル化反応速度を有する。このプローブを利用することで、細胞内に存在するGLUT4を標識することなく、細胞膜上に移行してきたGLUT4のみを選択的にリアルタイムにイメージングすることに成功した。
さらに、本ラベル化技術を用いることで、GLUT4動態に対する糖鎖の役割を解明した。AT-DNB2を用いることで、正常のGLUT4及び糖鎖欠失GLUT4ともにインスリン刺激によって細胞膜へ移行する証拠を掴むことに成功した。そして、正常のGLUT4は、膜上に保持される一方で、本来の糖鎖構造を持たないGLUT4は短期間だけ細胞膜に移行し、膜に留まることなくすぐに内在化する様子を捉えることに成功した。以上の結果より、GLUT4の糖鎖が膜局在の維持に関与していることを初めて明らかにした。
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