清华大学完整揭示葡萄糖转运蛋白的底物转运机理

据2015年7月18日《光明日报》报道，清华大学颜宁研究团队在《自然》杂志在线报道了人源葡萄糖转运蛋白GLUT3处于不同构象的3个高分辨率晶体结构。与此前解析的GLUT1处于向胞内开放的结构相比，研究组此次解析的3种高分辨率晶体结构中，GLUT3与底物分子葡萄糖的复合物晶体结构处于朝向胞外闭合的状态，分辨率高达1.5Å，是目前为止分辨率最高的转运蛋白结构，GLUT家族蛋白通过交替开放转运底物的整个过程也揭示得更加完善，可完整揭示葡萄糖转运蛋白底物识别与转运的分子机理，为基于结构的小分子设计提供了直接依据。

人体中的GLUTs共有14种，目前研究较清楚的是GLUT1、GLUT2、GLUT3和GLUT4，它们负责向人体的不同组织转运葡萄糖：GLUT1主要负责葡萄糖进入红细胞和跨越血脑屏障；GLUT2主要在肝、脾、小肠等内脏细胞中发挥作用；GLUT3负责为神经系统摄取葡萄糖；GLUT4则是肌肉和脂肪组织的主要葡萄糖转运蛋白。目前越来越多的研究发现GLUT1和GLUT3在多种实体瘤中超量表达，肿瘤细胞的快速增殖使其处于缺氧环境中，无氧条件下依靠糖酵解产生的ATP比有氧代谢少了10倍以上。因此，肿瘤细胞需要大量表达GLUT以满足葡萄糖的超量摄入，这种‘沃伯格效应’使得GLUT1和GLUT3有可能成为具有潜在临床诊断价值的肿瘤细胞标志物。