清華團隊找到“餓死”癌細胞良方

這是清華大學顏寧研究團隊捕捉到的GLUT1晶體結構圖。清華大學盛心磊製作

昨天，清華大學醫學院顏寧研究團隊公佈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》雜誌發表。

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於細胞膜上，如同在細胞膜上開闢大門，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。

據瞭解，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，清華女教授顏甯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過於“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，終於結晶成功。結構圖中，GLUT1呈現12次跨膜結構，向細胞內開口。

顏寧的研究並未止步。計畫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，對癌症治療意義重大。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。

瞭解GLUT1的秘密還有助於糖尿病治療。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聚集於細胞膜上，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。