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人類有望餓死癌細胞

人類有望餓死癌細胞

[來源:原創] [作者:不詳] [日期:2015-06-11]

      昨天,清華大學醫學院顏寧研究團隊公布人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的晶體結構,這是世界上首次成功解析葡萄糖轉運蛋白晶體結構。清華團隊還初步揭示出其工作機制及致病機理,有望據此找到治療糖尿病、甚至“餓死”癌細胞的良方。該成果已在昨天出版的《自然》雜志發表。

      葡萄糖是人腦和神經系統最主要的供能物質。據估算,大腦平均每天消耗約120克葡萄糖,占人體葡萄糖消耗總量的一半以上。

      葡萄糖代謝首先要進入細胞。但細胞膜疏水,親水的葡萄糖無法自行進入細胞,只能依靠轉運蛋白這個“運輸工具”。葡萄糖轉運蛋白鑲嵌于細胞膜上,如同在細胞膜上開辟大門,迎接葡萄糖。

      GLUT1(glucose transporters簡稱GLUT)是葡萄糖轉運蛋白家族中最著名的一個。GLUT1功能缺失,細胞對葡萄糖吸收不足,會導致大腦萎縮、智力低下、發育遲緩、癲癇、血糖濃度異常升高等,重則能致人死亡。

      據了解,人類對葡萄糖跨膜轉運的研究已有百年歷史,但一直無人成功獲得GLUT1的三維結構。2009年起,清華女教授顏寧帶領的年輕研究團隊開始攻關,今年1月解開這道“世界難題”。

      研究人員發現,只有當分子有序排列時才能形成晶體,以獲得三維結構,但GLUT1過于“活潑”。經過長期摸索,研究人員引入一種氨基酸突變,減緩GLUT1的工作速度;同時在4℃的低溫下,降低分子運動速度,終于結晶成功。結構圖中,GLUT1呈現12次跨膜結構,向細胞內開口。

      顏寧的研究并未止步。計劃捕獲多張不同狀態下的結晶圖,組成“分子電影”,分析其工作機制。目前,研究人員已獲得3個晶體結構圖,再捕捉一個向外開口的晶體結構圖,即可揭示GLUT1的整個運行過程。

     掌握GLUT1的運行奧秘,對癌癥治療意義重大。據研究人員解釋,葡萄糖是癌細胞的惟一“口糧”,GLUT1在細胞中顯著過量,往往意味著有癌變發生。顏寧分析,依據GLUT1晶體結構圖,能準確設計出小分子抑制劑,阻斷癌細胞消耗葡萄糖,“餓死”癌細胞。

    了解GLUT1的秘密還有助于糖尿病治療。糖尿病與GLUT1的“兄弟”GLUT4密切相關,兩種轉運蛋白長相相似。

     如果人體內的葡萄糖無法被GLUT4轉運至細胞內,就只能在血管中累積。糖尿病患者使用的胰島素,就是為了讓GLUT4聚集于細胞膜上,轉運葡萄糖。研究人員預測,GLUT4很可能成為治療糖尿病的靶點。

 

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