本报北京7月17日电（记者邓晖）16日，曾因2014年初在世界上首次解析人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构而振奋全球科学家的中国年轻科研团队，在葡萄糖转运蛋白GLUT家族的研究上再下一城：清华大学颜宁研究组在《自然》在线发表题为《葡萄糖转运蛋白识别与转运底物的分子基础》的长文，报道了人源葡萄糖转运蛋白GLUT3处于不同构象的3个高分辨率晶体结构，并通过与之前该组解析的GLUT1的结构比对，完整揭示了葡萄糖转运蛋白底物识别与转运的分子机理，为基于结构的小分子设计提供了直接依据。这是对GLUT家族转运机制研究的突破性进展，也为相关疾病诊断或小分子抑制剂的设计提供了重要理论基础。 联合中心博士后邓东和一年级博士生孙鹏程为文章共同第一作者，颜宁为通讯作者。

葡萄糖是地球上各种生物最主要的能源物质，为生长代谢提供能量，并且作为前体参与合成其他生命组成大分子。但高度亲水的葡萄糖分子无法自由通过疏水的生物膜，其进出细胞需要依靠膜上的转运蛋白完成。主要协同转运蛋白超家族中的葡萄糖转运蛋白GLUT在此过程中至关重要。与此前解析的GLUT1处于向胞内开放的结构相比，颜宁研究组此次解析的3种高分辨率晶体结构中，GLUT3与底物分子葡萄糖的复合物晶体结构处于朝向胞外闭合的状态，分辨率高达1.5埃，是目前为止分辨率最高的转运蛋白结构，GLUT家族蛋白通过交替开放转运底物的整个过程也更加完善。

“人体中的GLUTs共有14种，目前研究较清楚的是GLUT1，GLUT2，GLUT3，GLUT4，它们负责向人体的不同组织转运葡萄糖：GLUT1主要负责葡萄糖进入红细胞和跨越血脑屏障，GLUT2主要在肝、脾、小肠等内脏细胞中发挥作用，GLUT3负责为神经系统摄取葡萄糖，GLUT4则是肌肉和脂肪组织的主要葡萄糖转运蛋白。”颜宁介绍，目前越来越多的研究发现GLUT1和GLUT3在多种实体瘤中超量表达，“肿瘤细胞的快速增殖使其处于缺氧环境中，无氧条件下依靠糖酵解产生的ATP比有氧代谢少了10倍以上，因此肿瘤细胞需要大量表达GLUT以满足葡萄糖的超量摄入，这种‘沃伯格效应’使得GLUT1和GLUT3成为具有潜在临床诊断价值的肿瘤细胞标志物。”

此项研究工作得到科技部重大研究计划的资助。