我國科學(xué)家揭示葡萄糖轉運蛋白的工作機理

2015-07-21 來(lái)源：健客網(wǎng)社區標簽：掌上醫生喝茶減肥一天瘦一斤安全減肥 cps聯(lián)盟美容護膚

摘要：為進(jìn)一步得到GLUT3蛋白向胞外開(kāi)放的構象，研究組通過(guò)加入競爭性抑制分子麥芽糖或者纖維二糖，并最終獲得了GLUT3與麥芽糖結合的向胞外開(kāi)放和向胞外閉合兩種狀態(tài)下的晶體結構。

　　繼去年在世界上第一次解析出人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的三維晶體結構后，清華大學(xué)顏寧研究組又獲得重大進(jìn)展：獲得人源葡萄糖轉運蛋白GLUT3處于不同構象的3個(gè)高分辨率晶體結構，并通過(guò)與GLUT1的結構比對，完整揭示出葡萄糖轉運蛋白底物識別與轉運的分子機理，為基于結構的小分子腫瘤藥物設計提供了直接依據。

　　7月15日，《自然》雜志在線(xiàn)發(fā)表了相關(guān)文章《葡萄糖轉運蛋白識別與轉運底物的分子基礎》，文章共同第一作者為清華大學(xué)生命科學(xué)聯(lián)合中心博士后鄧東、一年級博士生孫鵬程，通訊作者為顏寧。

　　葡萄糖是地球上各種生物最主要的能源物質(zhì)，不僅為生長(cháng)代謝提供能量，還參與合成其他生命組成大分子。葡萄糖分子進(jìn)出細胞，需要依靠膜上的“搬運工”——葡萄糖轉運蛋白GLUTs，人體中的GLUTs共有14種，目前研究比較清楚的是GLUT1、2、3、4（簡(jiǎn)稱(chēng)GLUT1—4）。過(guò)去8年來(lái)，顏寧研究組一直致力于系統揭示GLUTs的結構與工作機理。2014年初，研究組解析出人源GLUT1的三維結構，成為世界上第一個(gè)人源次級轉運蛋白晶體結構。

　　據介紹，GLUT1的結構處于向胞內開(kāi)放的狀態(tài)，只是GLUTs蛋白在行使轉運功能過(guò)程中眾多構象的一種。為揭示整個(gè)轉運過(guò)程，獲得GLUTs處于其他不同轉運狀態(tài)下的結構信息至關(guān)重要；為理解GLUTs識別底物（參與生化反應的物質(zhì)）的機理，則需獲得它們與底物結合的復合物結構。顏寧研究組由此精心設計實(shí)驗，利用膜蛋白脂立方相結晶和微聚焦X—射線(xiàn)衍射，最終解析出GLUT3處于3種不同狀態(tài)的高分辨率晶體結構。其中GLUT3與底物分子葡萄糖的復合物晶體結構處于向胞外閉合的狀態(tài)，分辨率高達1.5埃（1埃等于0.1納米），是目前為止分辨率最高的轉運蛋白結構。這一超高分辨率首次清晰地表明，GLUT3可以識別葡萄糖α和β兩種異構體。

　　為進(jìn)一步得到GLUT3蛋白向胞外開(kāi)放的構象，研究組通過(guò)加入競爭性抑制分子麥芽糖或者纖維二糖，并最終獲得了GLUT3與麥芽糖結合的向胞外開(kāi)放和向胞外閉合兩種狀態(tài)下的晶體結構。至此，通過(guò)進(jìn)一步比較GLUT1向胞內開(kāi)放的結構，GLUTs家族蛋白通過(guò)交替開(kāi)放轉運底物的整個(gè)過(guò)程已基本清晰。