清华教授研究解析GLUT1晶体结构或有望真的“饿死”癌细胞

　　6月5日，清华大学宣布：清华大学医学院颜宁教授研究组在世界上首次解析了人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构，初步揭示了其工作机制及相关疾病的致病机理。该研究成果被国际学术界誉为"具有里程碑意义"的重大科学成就。

　　有望阻断癌细胞营养，"饿死癌细胞"

　　葡萄糖是地球上各种生物最重要、最基本的能量来源，也是人脑和神经系统最主要的供能物质。葡萄糖代谢的第一步是进入细胞，但亲水的葡萄糖溶于水，而疏水的细胞膜就像一层油，因此，葡萄糖自身无法穿过细胞膜进入到细胞内发挥作用，必须依靠转运蛋白这个"运输机器"来完成。葡萄糖转运蛋白镶嵌于细胞膜上，如同在疏水的细胞膜上开了一扇一扇的门，能够将葡萄糖从细胞外转运到细胞内。

　　GLUT1（glucosetransporters简称GLUT）是葡萄糖转运蛋白家族中最著名的一个。GLUT1功能缺失，细胞对葡萄糖吸收不足，会导致大脑萎缩、智力低下、发育迟缓、癫痫、血糖浓度异常升高等，重则能致人死亡。

　　据了解，人类对葡萄糖跨膜转运的研究已有百年历史，但一直无人成功获得GLUT1的三维结构。2009年起，清华女教授颜宁带领的年轻研究团队开始攻关，今年1月解开这道"世界难题"。

　　研究人员发现，只有当分子有序排列时才能形成晶体，以获得三维结构，但GLUT1过于"活泼"。经过长期摸索，研究人员引入一种氨基酸突变，减缓GLUT1的工作速度；同时在4℃的低温下，降低分子运动速度，终于结晶成功。结构图中，GLUT1呈现12次跨膜结构，向细胞内开口。

　　颜宁的研究并未止步。计划捕获多张不同状态下的结晶图，组成"分子电影"，分析其工作机制。目前，研究人员已获得3个晶体结构图，再捕捉一个向外开口的晶体结构图，即可揭示GLUT1的整个运行过程。

　　掌握GLUT1的运行奥秘，对癌症治疗意义重大。据研究人员解释，葡萄糖是癌细胞的惟一"口粮"，GLUT1在细胞中显著过量，往往意味着有癌变发生。颜宁分析，依据GLUT1晶体结构图，能准确设计出小分子抑制剂，阻断癌细胞消耗葡萄糖，"饿死"癌细胞。

　　了解GLUT1的秘密还有助于糖尿病治疗。糖尿病与GLUT1的"兄弟"GLUT4密切相关，两种转运蛋白长相相似。

　　如果人体内的葡萄糖无法被GLUT4转运至细胞内，就只能在血管中累积。糖尿病患者使用的胰岛素，就是为了让GLUT4聚集于细胞膜上，转运葡萄糖。研究人员预测，GLUT4很可能成为治疗糖尿病的靶点。

　　据介绍，该项成果不仅是针对葡萄糖转运蛋白研究取得的重大突破，同时为理解其他具有重要生理功能的糖转运蛋白的转运机理提供了重要的分子基础，揭示了人体内维持生命的基本物质进入细胞膜转运的过程，对于人类进一步认识生命过程具有重要的指导意义。