GLUT1brain-實驗成果圖片。 資料照片

顏寧（左）指導鄧東做實驗。 資料照片

清華大學5日宣布，由該校醫學院教授顏寧領銜的年輕科研團隊在世界上首次解析了人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的晶體結構，初步揭示其工作機制以及相關疾病的致病機理。這不僅揭示了葡萄糖進入人體細胞的精密輸送，將人類對生命過程的認識推進了一大步，而且在攻克癌癥、糖尿病等重大疾病的探索之路上邁出了極為重要的一步。

人類對葡萄糖跨膜轉運的研究已歷經百年。在過去幾十年裡，世界諸多頂尖實驗室一直致力於此項研究，全力攻關。5日，這項被評價為“具有裡程碑意義”且“極富挑戰、極具風險”的重大科學成就，發表在英國《自然》雜志上。

“葡萄糖代謝的第一步就是進入細胞，但親水的葡萄糖溶於水，而疏水的細胞膜就像一層油，葡萄糖自身無法穿過細胞膜進入到細胞內發揮作用。”顏寧用“運輸機器”比喻轉運蛋白，“它鑲嵌於細胞膜上，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。而轉運蛋白GLUT1幾乎存在於人體每一個細胞中，是大腦、神經系統、肌肉等組織器官中最重要的葡萄糖轉運蛋白。”

顏寧進一步解釋了GLUT1功能異常對人體健康的影響：一是GLUT1功能完全缺失將致生命死亡，功能部分缺失會使細胞對葡萄糖吸收不足而導致大腦萎縮、智力低下、癲癇等疾病，同時也會因葡萄糖不能及時為人體利用消耗而導致血糖濃度異常升高﹔二是癌細胞需要消耗超量葡萄糖才能維持其生長擴增，GLUT1在細胞中顯著過量往往意味著有癌變發生。“因此，如能研究清楚GLUT1的組成、結構和工作機理，就有可能通過調控它實現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，又可以通過阻斷對癌細胞的葡萄糖供應，‘餓死癌細胞’。”

近百年的葡萄糖跨膜轉運研究歷史基本上代表了人類理解物質跨膜運輸的歷史，但此前研究僅止步於細菌的葡萄糖跨膜轉運。顏寧團隊從2009年開始人體GLUT1的研究，此次成功捕獲GLUT1的晶體結構，對於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。“還可通過對GLUT1進行人工干預，研制小分子制劑，作為癌癥、糖尿病等相關疾病診斷或者藥物開發的潛在靶點。”顏寧說。（記者鄧暉）