6月5日，清華大學(xué)宣布：清華大學(xué)醫學(xué)院顏寧教授研究組在世界上首次解析了人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的晶體結構，初步揭示了其工作機制及相關(guān)疾病的致病機理。該研究成果被國際學(xué)術(shù)界譽(yù)為"具有里程碑意義"的重大科學(xué)成就。

　　有望阻斷癌細胞營(yíng)養，"餓死癌細胞"

　　葡萄糖是地球上各種生物最重要、最基本的能量來(lái)源，也是人腦和神經(jīng)系統最主要的供能物質(zhì)。葡萄糖代謝的第一步是進(jìn)入細胞，但親水的葡萄糖溶于水，而疏水的細胞膜就像一層油，因此，葡萄糖自身無(wú)法穿過(guò)細胞膜進(jìn)入到細胞內發(fā)揮作用，必須依靠轉運蛋白這個(gè)"運輸機器"來(lái)完成。葡萄糖轉運蛋白鑲嵌于細胞膜上，如同在疏水的細胞膜上開(kāi)了一扇一扇的門(mén)，能夠將葡萄糖從細胞外轉運到細胞內。

　　GLUT1（glucosetransporters簡(jiǎn)稱(chēng)GLUT）是葡萄糖轉運蛋白家族中最著(zhù)名的一個(gè)。GLUT1功能缺失，細胞對葡萄糖吸收不足，會(huì )導致大腦萎縮、智力低下、發(fā)育遲緩、癲癇、血糖濃度異常升高等，重則能致人死亡。

　　據了解，人類(lèi)對葡萄糖跨膜轉運的研究已有百年歷史，但一直無(wú)人成功獲得GLUT1的三維結構。2009年起，清華女教授顏寧帶領(lǐng)的年輕研究團隊開(kāi)始攻關(guān)，今年1月解開(kāi)這道"世界難題"。

　　研究人員發(fā)現，只有當分子有序排列時(shí)才能形成晶體，以獲得三維結構，但GLUT1過(guò)于"活潑"。經(jīng)過(guò)長(cháng)期摸索，研究人員引入一種氨基酸突變，減緩GLUT1的工作速度；同時(shí)在4℃的低溫下，降低分子運動(dòng)速度，終于結晶成功。結構圖中，GLUT1呈現12次跨膜結構，向細胞內開(kāi)口。

　　顏寧的研究并未止步。計劃捕獲多張不同狀態(tài)下的結晶圖，組成"分子電影"，分析其工作機制。目前，研究人員已獲得3個(gè)晶體結構圖，再捕捉一個(gè)向外開(kāi)口的晶體結構圖，即可揭示GLUT1的整個(gè)運行過(guò)程。

　　掌握GLUT1的運行奧秘，對癌癥治療意義重大。據研究人員解釋?zhuān)咸烟鞘前┘毎奈┮?quot;口糧"，GLUT1在細胞中顯著(zhù)過(guò)量，往往意味著(zhù)有癌變發(fā)生。顏寧分析，依據GLUT1晶體結構圖，能準確設計出小分子抑制劑，阻斷癌細胞消耗葡萄糖，"餓死"癌細胞。

　　了解GLUT1的秘密還有助于糖尿病治療。糖尿病與GLUT1的"兄弟"GLUT4密切相關(guān)，兩種轉運蛋白長(cháng)相相似。

　　如果人體內的葡萄糖無(wú)法被GLUT4轉運至細胞內，就只能在血管中累積。糖尿病患者使用的胰島素，就是為了讓GLUT4聚集于細胞膜上，轉運葡萄糖。研究人員預測，GLUT4很可能成為治療糖尿病的靶點(diǎn)。

　　據介紹，該項成果不僅是針對葡萄糖轉運蛋白研究取得的重大突破，同時(shí)為理解其他具有重要生理功能的糖轉運蛋白的轉運機理提供了重要的分子基礎，揭示了人體內維持生命的基本物質(zhì)進(jìn)入細胞膜轉運的過(guò)程，對于人類(lèi)進(jìn)一步認識生命過(guò)程具有重要的指導意義。