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我科学家首次破译人体能量转运通道

来源:光明日报 2014-6-6 邓晖

  清华大学5日宣布,由该校医学院教授颜宁领衔的年轻科研团队在世界上首次解析了人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构,初步揭示其工作机制以及相关疾病的致病机理。这不仅揭示了葡萄糖进入人体细胞的精密输送,将人类对生命过程的认识推进了一大步,而且在攻克癌症、糖尿病等重大疾病的探索之路上迈出了极为重要的一步。

  人类对葡萄糖跨膜转运的研究已历经百年。在过去几十年里,世界诸多顶尖实验室一直致力于此项研究,全力攻关。5日,这项被评价为“具有里程碑意义”且“极富挑战、极具风险”的重大科学成就,发表在英国《自然》杂志上。

  “葡萄糖代谢的第一步就是进入细胞,但亲水的葡萄糖溶于水,而疏水的细胞膜就像一层油,葡萄糖自身无法穿过细胞膜进入到细胞内发挥作用。”颜宁用“运输机器”比喻转运蛋白,“它镶嵌于细胞膜上,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。而转运蛋白GLUT1几乎存在于人体每一个细胞中,是大脑、神经系统、肌肉等组织器官中最重要的葡萄糖转运蛋白。”

  颜宁进一步解释了GLUT1功能异常对人体健康的影响:一是GLUT1功能完全缺失将致生命死亡,功能部分缺失会使细胞对葡萄糖吸收不足而导致大脑萎缩、智力低下、癫痫等疾病,同时也会因葡萄糖不能及时为人体利用消耗而导致血糖浓度异常升高;二是癌细胞需要消耗超量葡萄糖才能维持其生长扩增,GLUT1在细胞中显著过量往往意味着有癌变发生。“因此,如能研究清楚GLUT1的组成、结构和工作机理,就有可能通过调控它实现葡萄糖转运的人工干预,既可以增加正常细胞内葡萄糖供应达到治疗相关疾病的目的,又可以通过阻断对癌细胞的葡萄糖供应,‘饿死癌细胞’。”

  近百年的葡萄糖跨膜转运研究历史基本上代表了人类理解物质跨膜运输的历史,但此前研究仅止步于细菌的葡萄糖跨膜转运。颜宁团队从2009年开始人体GLUT1的研究,此次成功捕获GLUT1的晶体结构,对于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。“还可通过对GLUT1进行人工干预,研制小分子制剂,作为癌症、糖尿病等相关疾病诊断或者药物开发的潜在靶点。”颜宁说。

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2014-06-06 14:14:13]
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