GLUT1brain-實驗成果圖片。 資料照片

顏寧（左）指導(dǎo)鄧東做實驗。 資料照片

清華大學(xué)5日宣布，由該校醫(yī)學(xué)院教授顏寧領(lǐng)銜的年輕科研團(tuán)隊在世界上首次解析了人源葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白GLUT1的晶體結(jié)構(gòu)，初步揭示其工作機制以及相關(guān)疾病的致病機理。這不僅揭示了葡萄糖進(jìn)入人體細(xì)胞的精密輸送，將人類對生命過程的認(rèn)識推進(jìn)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(zhuǎn)運的研究已歷經(jīng)百年。在過去幾十年里，世界諸多頂尖實驗室一直致力于此項研究，全力攻關(guān)。5日，這項被評價為“具有里程碑意義”且“極富挑戰(zhàn)、極具風(fēng)險”的重大科學(xué)成就，發(fā)表在英國《自然》雜志上。

“葡萄糖代謝的第一步就是進(jìn)入細(xì)胞，但親水的葡萄糖溶于水，而疏水的細(xì)胞膜就像一層油，葡萄糖自身無法穿過細(xì)胞膜進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用。”顏寧用“運輸機器”比喻轉(zhuǎn)運蛋白，“它鑲嵌于細(xì)胞膜上，如同在疏水的細(xì)胞膜上開了一扇一扇的門，能夠?qū)⑵咸烟菑募?xì)胞外轉(zhuǎn)運到細(xì)胞內(nèi)。而轉(zhuǎn)運蛋白GLUT1幾乎存在于人體每一個細(xì)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(zhuǎn)運蛋白。”

顏寧進(jìn)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(xì)胞對葡萄糖吸收不足而導(dǎo)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(dǎo)致血糖濃度異常升高；二是癌細(xì)胞需要消耗超量葡萄糖才能維持其生長擴(kuò)增，GLUT1在細(xì)胞中顯著過量往往意味著有癌變發(fā)生。“因此，如能研究清楚GLUT1的組成、結(jié)構(gòu)和工作機理，就有可能通過調(diào)控它實現(xiàn)葡萄糖轉(zhuǎn)運的人工干預(yù)，既可以增加正常細(xì)胞內(nèi)葡萄糖供應(yīng)達(dá)到治療相關(guān)疾病的目的，又可以通過阻斷對癌細(xì)胞的葡萄糖供應(yīng)，‘餓死癌細(xì)胞’。”

近百年的葡萄糖跨膜轉(zhuǎn)運研究歷史基本上代表了人類理解物質(zhì)跨膜運輸?shù)臍v史，但此前研究僅止步于細(xì)菌的葡萄糖跨膜轉(zhuǎn)運。顏寧團(tuán)隊從2009年開始人體GLUT1的研究，此次成功捕獲GLUT1的晶體結(jié)構(gòu)，對于理解其他具有重要生理功能的糖轉(zhuǎn)運蛋白的轉(zhuǎn)運機理提供了重要的分子基礎(chǔ)。“還可通過對GLUT1進(jìn)行人工干預(yù)，研制小分子制劑，作為癌癥、糖尿病等相關(guān)疾病診斷或者藥物開發(fā)的潛在靶點。”顏寧說。（記者鄧暉）