本報北京7月17日電（記者鄧暉）16日，曾因2014年初在世界上首次解析人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的晶體結構而振奮全球科學家的中國年輕科研團隊，在葡萄糖轉運蛋白GLUT家族的研究上再下一城：清華大學顏寧研究組在《自然》在線發表題為《葡萄糖轉運蛋白識別與轉運底物的分子基礎》的長文，報導了人源葡萄糖轉運蛋白GLUT3處於不同構象的3個高解析度晶體結構，並通過與之前該組解析的GLUT1的結構比對，完整揭示了葡萄糖轉運蛋白底物識別與轉運的分子機理，為基於結構的小分子設計提供了直接依據。這是對GLUT家族轉運機制研究的突破性進展，也為相關疾病診斷或小分子抑制劑的設計提供了重要理論基礎。生命科學聯合中心博士後鄧東和一年級博士生孫鵬程為文章共同第一作者，顏寧為通訊作者。
葡萄糖是地球上各種生物最主要的能源物質，為生長代謝提供能量，並且作為前體參與合成其他生命組成大分子。但高度親水的葡萄糖分子無法自由通過疏水的生物膜，其進出細胞需要依靠膜上的轉運蛋白完成。主要協同轉運蛋白超家族中的葡萄糖轉運蛋白GLUT在此過程中至關重要。與此前解析的GLUT1處於向胞內開放的結構相比，顏寧研究組此次解析的3種高解析度晶體結構中，GLUT3與底物分子葡萄糖的複合物晶體結構處於朝向胞外閉合的狀態，解析度高達1.5埃，是目前為止解析度最高的轉運蛋白結構，GLUT家族蛋白通過交替開放轉運底物的整個過程也更加完善。
「人體中的GLUTs共有14種，目前研究較清楚的是GLUT1，GLUT2，GLUT3，GLUT4，它們負責向人體的不同組織轉運葡萄糖：GLUT1主要負責葡萄糖進入紅細胞和跨越血腦屏障，GLUT2主要在肝、脾、小腸等內臟細胞中發揮作用，GLUT3負責為神經系統攝取葡萄糖，GLUT4則是肌肉和脂肪組織的主要葡萄糖轉運蛋白。」顏寧介紹，目前越來越多的研究發現GLUT1和GLUT3在多種實體瘤中超量表達，「腫瘤細胞的快速增殖使其處於缺氧環境中，無氧條件下依靠糖酵解產生的ATP比有氧代謝少了10倍以上，因此腫瘤細胞需要大量表達GLUT以滿足葡萄糖的超量攝入，這種『沃伯格效應』使得GLUT1和GLUT3成為具有潛在臨床診斷價值的腫瘤細胞標誌物。」
此項研究工作得到科技部重大研究計劃的資助。
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