近日，來自清華大學的顏寧（Nieng Yan）教授與博士生鄧東(Dong Deng)發(fā)表了一篇題為“GLUT, SGLT, and SWEET: Structural and mechanistic investigations of the glucose transporters”的綜述文章，介紹了近期有關葡萄糖轉運蛋白的一些結構和機制研究進展（延伸閱讀：清華顏寧教授本月連發(fā)Nature、Science文章 ）。
葡萄糖是地球上各種生物zui重要、zui基本的能量來源。細胞攝取葡萄糖是對于代謝、生長和穩(wěn)態(tài)至關重要的一個過程。由于親水的葡萄糖溶于水，而疏水的細胞膜就像一層油，因此，葡萄糖自身無法穿過細胞膜進入到細胞內發(fā)揮作用，必須依靠轉運蛋白這個“運輸機器”來完成。葡萄糖轉運蛋白鑲嵌于細胞膜上，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。
當前在人類中已鑒別出了三個次級葡萄糖轉運蛋白，包括協(xié)同轉運蛋白超家族（MFS）葡萄糖轉運蛋白GLUTs，鈉依賴型葡萄糖轉運蛋白SGLTs，和近年鑒別出來的SWEETs。
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人體中的GLUTs共有14種，目前研究較清楚的是GLUT1,2,3,4（簡稱GLUT1-4），它們負責向人體的不同組織轉運葡萄糖，比如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(fā)揮作用，GLUT3負責為神經系統(tǒng)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。此外，越來越多的研究發(fā)現GLUT1和GLUT3在多種實體瘤中超量表達。
SGLTs分為SGLT1、SGLT2、SGLT3、SGLT4、SGLT5和SGLT6。其中,SGLT1完成10%葡萄糖的重吸收,但SGLT1基因缺陷可引起葡萄糖-半乳糖吸收障礙綜合征,導致危及生命的腹瀉和脫水;SGLT2具有高容量和低親和力,負責90%葡萄糖的重吸收。SGLT3不僅行使糖轉運的功能，還是糖感受器。SGLT不屬于MFS家族，在一、二級結構上與GLUT幾乎沒有同源性。
新發(fā)現的葡萄糖轉運蛋白SWEETs廣泛存在于真核單細胞生物、高等植物以及動物中. 它們在生殖發(fā)育、植物與微生物的相互作用、植物的逆境反應及衰老等許多方面起重要作用。
當前已獲得了所有三個家族代表成員或原核生物同系物的結構。在這篇新文章，顏寧教授概述了近期在葡萄糖轉運蛋白結構測定研究中取得的一些進展，以及由這些結構獲得的一些機制認識，包括底物識別、交替通路等的分子基礎。這篇文章發(fā)布在《protein science》雜志上。
作者簡介：
顏寧
2007年作為普林斯頓大學博士受聘于清華大學醫(yī)學院，成為清華zui年輕的教授、博士生導師。在回國的幾年間，顏寧教授研究組主要聚焦于膜蛋白、*代謝調控通路相關因子的結構生物學研究，在Science、Nature、Cell等雜志上發(fā)表多篇重要的論文，并榮獲了中國青年女科學家獎、HHMI青年科學家獎等獎勵。
