清華大學(xué)完整揭示葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的底物轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)理

據(jù)2015年7月18日《光明日?qǐng)?bào)》報(bào)道，清華大學(xué)顏寧研究團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志在線(xiàn)報(bào)道了人源葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT3處于不同構(gòu)象的3個(gè)高分辨率晶體結(jié)構(gòu)。與此前解析的GLUT1處于向胞內(nèi)開(kāi)放的結(jié)構(gòu)相比，研究組此次解析的3種高分辨率晶體結(jié)構(gòu)中，GLUT3與底物分子葡萄糖的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)處于朝向胞外閉合的狀態(tài)，分辨率高達(dá)1.5?，是目前為止分辨率最高的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)構(gòu)，GLUT家族蛋白通過(guò)交替開(kāi)放轉(zhuǎn)運(yùn)底物的整個(gè)過(guò)程也揭示得更加完善，可完整揭示葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白底物識(shí)別與轉(zhuǎn)運(yùn)的分子機(jī)理，為基于結(jié)構(gòu)的小分子設(shè)計(jì)提供了直接依據(jù)。

人體中的GLUTs共有14種，目前研究較清楚的是GLUT1、GLUT2、GLUT3和GLUT4，它們負(fù)責(zé)向人體的不同組織轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖：GLUT1主要負(fù)責(zé)葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞和跨越血腦屏障；GLUT2主要在肝、脾、小腸等內(nèi)臟細(xì)胞中發(fā)揮作用；GLUT3負(fù)責(zé)為神經(jīng)系統(tǒng)攝取葡萄糖；GLUT4則是肌肉和脂肪組織的主要葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。目前越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)GLUT1和GLUT3在多種實(shí)體瘤中超量表達(dá)，腫瘤細(xì)胞的快速增殖使其處于缺氧環(huán)境中，無(wú)氧條件下依靠糖酵解產(chǎn)生的ATP比有氧代謝少了10倍以上。因此，腫瘤細(xì)胞需要大量表達(dá)GLUT以滿(mǎn)足葡萄糖的超量攝入，這種‘沃伯格效應(yīng)’使得GLUT1和GLUT3有可能成為具有潛在臨床診斷價(jià)值的腫瘤細(xì)胞標(biāo)志物。