清華大學于本月(6月5日)宣布，清華大學醫(yī)學院顏寧教授研究組在世界首次解析人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的晶體結構，同時初步揭示了工作機制以及相關疾病的致病機理。其該研究成果也被國際學術界譽為具有里程碑意義的重大科學成就。
有望阻斷癌細胞營養(yǎng)“餓死癌細胞”
葡萄糖是地球上各種生物最重要、最基本的能量來源，也是人腦和神經(jīng)系統(tǒng)最主要的供能物質。葡萄糖代謝的第一步是進入細胞，但親水的葡萄糖溶于水，而疏水的細胞膜就像一層油，因此，葡萄糖自身無法穿過細胞膜進入到細胞內發(fā)揮作用，必須依靠轉運蛋白這個“運輸機器”來完成。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了一扇一扇的門，能夠將葡萄糖從細胞外轉運到細胞內。
人類對葡萄糖跨膜轉運的研究已有約100年的歷史。1977年第一次從紅細胞里分離出了轉運葡萄糖的蛋白質 GLUT1，在1985年鑒定出GLUT1的基因序列。此后，獲取GLUT1的三維結構從而真正認識其轉運機理就成為該領域最前沿也最困難的研究熱點。過去幾十年間，美國、日本、德國、英國等國的諸多世界頂尖實驗室都曾經(jīng)或正在為此全力攻關，但始終未能成功。
顏寧表示，轉運蛋白GLUT1幾乎存在于人體每一個細胞中，是大腦、神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉等組織器官中最重要的葡萄糖轉運蛋白，對于維持人的正常生理功能極為重要，一方面，如果轉運蛋白GLUT1功能部分缺失，將會使細胞對葡萄糖吸收不足而導致大腦萎縮、智力低下、發(fā)育遲緩、癲癇等系列疾病，并會因葡萄糖不能及時為人體利用消耗而導致血糖濃度的異常升高。另一方面，轉運蛋白GLUT1在癌細胞的新陳代謝過程中也發(fā)揮著重要功能。
“癌細胞要生存，需要依賴葡萄糖作為其‘口糧’，而由于癌細胞消化葡萄糖所產(chǎn)生的能量不到普通細胞的15%，所以癌細胞就需要比正常細胞攝入更多的葡萄糖，也就需要通過負載更多的葡萄糖轉運蛋白GLUT1完成葡萄糖從細胞外轉運到細胞內的過程�！�
“因此，如能研究清楚轉運蛋白GLUT1的組成、結構和工作機理，就有可能通過調控它實現(xiàn)葡萄糖轉運的人工干預，既可以增加正常細胞內葡萄糖供應達到治療相關疾病的目的，又可能通過特異阻斷對癌細胞的葡萄糖供應，達到抑制癌細胞生長的目標。”顏寧介紹。
顏寧同時強調：“很多疾病都有著復雜的成因，尤其癌癥是最復雜的疾病，而我們的科研是非�；A的。從基礎科研到轉化中間有相當漫長的路。但是通過諸多基礎科研成果，逐步積累線索，可以更好地理解致病機理，期望最終有可能治愈疾病。”
可幫助人類理解分子轉運最基本過程
據(jù)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進入細胞膜轉運的過程，對于人類進一步認識生命過程具有重要的指導意義。
清華大學醫(yī)學院魯白教授介紹，“該項成果的意義主要存在于兩個方面，首先，從科研的角度說，第一個揭示了人源轉運蛋白的結構，可以幫助人類理解分子轉運這一生命科學中最基本的過程。從臨床的角度說，有助于了解幼兒癲癇、癌癥、糖尿病的發(fā)病機制，同時，可以作為藥物研發(fā)的潛在靶點。”
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