近日，來自清華大學(xué)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(guān)葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白的一些結(jié)構(gòu)和機制研究進(jìn)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(xì)胞攝取葡萄糖是對于代謝、生長和穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要的一個過程。由于親水的葡萄糖溶于水，而疏水的細(xì)胞膜就像一層油，因此，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，必須依靠轉(zhuǎn)運蛋白這個“運輸機器”來完成。葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白鑲嵌于細(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)。
當(dāng)前在人類中已鑒別出了三個次級葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白，包括協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白超家族（MFS）葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白GLUTs，鈉依賴型葡萄糖轉(zhuǎn)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(fù)責(zé)向人體的不同組織轉(zhuǎn)運葡萄糖，比如GLUT1主要負(fù)責(zé)葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞和跨越血腦屏障，GLUT2主要在肝、脾、小腸等內(nèi)臟細(xì)胞中發(fā)揮作用，GLUT3負(fù)責(zé)為神經(jīng)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(zhuǎn)運蛋白。此外，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)GLUT1和GLUT3在多種實體瘤中超量表達(dá)。
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(dǎo)致危及生命的腹瀉和脫水;SGLT2具有高容量和低親和力,負(fù)責(zé)90%葡萄糖的重吸收。SGLT3不僅行使糖轉(zhuǎn)運的功能，還是糖感受器。SGLT不屬于MFS家族，在一、二級結(jié)構(gòu)上與GLUT幾乎沒有同源性。
新發(fā)現(xiàn)的葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白SWEETs廣泛存在于真核單細(xì)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(yīng)及衰老等許多方面起重要作用。
當(dāng)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(jié)構(gòu)。在這篇新文章，顏寧教授概述了近期在葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白結(jié)構(gòu)測定研究中取得的一些進(jìn)展，以及由這些結(jié)構(gòu)獲得的一些機制認(rèn)識，包括底物識別、交替通路等的分子基礎(chǔ)。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(xué)博士受聘于清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院，成為清華zui年輕的教授、博士生導(dǎo)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(diào)控通路相關(guān)因子的結(jié)構(gòu)生物學(xué)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(xué)家獎、HHMI青年科學(xué)家獎等獎勵。
