您当前位置:   首页 > 健康资讯 > 学术前沿

清华团队找到“饿死”癌细胞良方

2014年06月06日

  这是清华大学颜宁研究团队捕捉到的GLUT1晶体结构图。清华大学盛心磊制作

  昨天,清华大学医学院颜宁研究团队公布人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构,这是世界上首次成功解析葡萄糖转运蛋白晶体结构。清华团队还初步揭示出其工作机制及致病机理,有望据此找到治疗糖尿病、甚至“饿死”癌细胞的良方。该成果已在昨天出版的《自然》杂志发表。

  葡萄糖是人脑和神经系统最主要的供能物质。据估算,大脑平均每天消耗约120克葡萄糖,占人体葡萄糖消耗总量的一半以上。

  葡萄糖代谢首先要进入细胞。但细胞膜疏水,亲水的葡萄糖无法自行进入细胞,只能依靠转运蛋白这个“运输工具”。葡萄糖转运蛋白镶嵌于细胞膜上,如同在细胞膜上开辟大门,迎接葡萄糖。

  GLUT1(glucose transporters简称GLUT)是葡萄糖转运蛋白家族中最著名的一个。GLUT1功能缺失,细胞对葡萄糖吸收不足,会导致大脑萎缩、智力低下、发育迟缓、癫痫、血糖浓度异常升高等,重则能致人死亡。

  据了解,人类对葡萄糖跨膜转运的研究已有百年历史,但一直无人成功获得GLUT1的三维结构。2009年起,清华女教授颜宁带领的年轻研究团队开始攻关,今年1月解开这道“世界难题”。

  研究人员发现,只有当分子有序排列时才能形成晶体,以获得三维结构,但GLUT1过于“活泼”。经过长期摸索,研究人员引入一种氨基酸突变,减缓GLUT1的工作速度;同时在4℃的低温下,降低分子运动速度,终于结晶成功。结构图中,GLUT1呈现12次跨膜结构,向细胞内开口。

  颜宁的研究并未止步。计划捕获多张不同状态下的结晶图,组成“分子电影”,分析其工作机制。目前,研究人员已获得3个晶体结构图,再捕捉一个向外开口的晶体结构图,即可揭示GLUT1的整个运行过程。

  掌握GLUT1的运行奥秘,对癌症治疗意义重大。据研究人员解释,葡萄糖是癌细胞的惟一“口粮”,GLUT1在细胞中显著过量,往往意味着有癌变发生。颜宁分析,依据GLUT1晶体结构图,能准确设计出小分子抑制剂,阻断癌细胞消耗葡萄糖,“饿死”癌细胞。

  了解GLUT1的秘密还有助于糖尿病治疗。糖尿病与GLUT1的“兄弟”GLUT4密切相关,两种转运蛋白长相相似。

  如果人体内的葡萄糖无法被GLUT4转运至细胞内,就只能在血管中累积。糖尿病患者使用的胰岛素,就是为了让GLUT4聚集于细胞膜上,转运葡萄糖。研究人员预测,GLUT4很可能成为治疗糖尿病的靶点。(来源:北京日报)