鳥(niǎo)類(lèi)SLC2A4基因及其編碼蛋白GLUT4分子進(jìn)化分析

劉 剛， 李清月， 汪 沖， 劉曉穎

(安徽醫(yī)科大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 合肥 230032)

動(dòng)物的生命活動(dòng)都需要大量的能量，不同動(dòng)物雖然食物來(lái)源不同，但在體內(nèi)都需要先轉(zhuǎn)化為葡萄糖來(lái)提供能量[1-2]。細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝入需要借助細(xì)胞膜上的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(Glucose transporters，GLUT)才能得以實(shí)現(xiàn)[3-5]。迄今，被鑒定出來(lái)的GLUT共6種，即GLUT1～5和GLUT7，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-4(glucose transporter type 4，GLUT4)是骨骼肌吸收和利用葡萄糖的關(guān)鍵蛋白，也是目前研究較多的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白家族成員之一。GLUT4 主要分布于骨骼肌細(xì)胞中，是骨骼肌吸收和利用葡萄糖的關(guān)鍵蛋白，與骨骼肌的收縮密切相關(guān)，該蛋白能夠在信號(hào)通路的調(diào)控下轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜表面，參與骨骼肌細(xì)胞跨膜主動(dòng)吸收葡萄糖[5-10]。GLUT4是由包含11個(gè)外顯子的SLC2A4基因進(jìn)行編碼，研究表明，SLC2A4基因敲除的小鼠會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的胰島素抵抗以及葡萄糖耐受等不良癥狀，表明GLUT4在動(dòng)物的骨骼肌葡萄糖吸收、血糖穩(wěn)態(tài)維持以及骨骼肌運(yùn)動(dòng)等方面發(fā)揮極其重要的作用[11-14]。

鳥(niǎo)類(lèi)飛翔時(shí)需要消耗骨骼肌產(chǎn)生的大量能量，因此，鳥(niǎo)類(lèi)不但需要高效的血糖調(diào)節(jié)機(jī)制，而且還需要一個(gè)能夠快速將葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)到骨骼肌細(xì)胞內(nèi)的重要介導(dǎo)蛋白[15-16]。大量的生理學(xué)研究表明，GLUT 4是鳥(niǎo)類(lèi)骨骼肌細(xì)胞吸收葡萄糖的最主要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，從而為鳥(niǎo)類(lèi)的飛行活動(dòng)提供能量[17-18]。因此，鳥(niǎo)類(lèi)在飛翔中的高耗能活動(dòng)，能夠促使GLUT 4更加活躍的轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖。研究表明，SLC2A4基因及其表達(dá)產(chǎn)物GLUT4在哺乳動(dòng)物中發(fā)生了強(qiáng)烈的進(jìn)化選擇，與其他動(dòng)物相比，鳥(niǎo)類(lèi)飛翔需要高的能耗，我們推測(cè)該基因在鳥(niǎo)類(lèi)中極可能發(fā)生了適應(yīng)性進(jìn)化，同時(shí)我們推測(cè)SLC2A4基因及其表達(dá)產(chǎn)物GLUT4在善于飛翔的鳥(niǎo)類(lèi)和不善于飛翔的鳥(niǎo)類(lèi)中可能發(fā)生不同的適應(yīng)性進(jìn)化[19-20]。……