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1、颜宁研究组全球首次揭示人源葡萄糖转运蛋白 GLUT1 的结构及工作机理（教学内容：肾小管和集合管的重吸收和分泌）有望阻断癌细胞营养，“饿死癌细胞”葡萄糖是地球上各种生物最重要、最基本的能量来源，也是人脑和神经系统最主要的供能物质。葡萄糖代谢的第一步是进入细胞，但亲水的葡萄糖溶于水，而疏水的细胞膜就像一层油，因此，葡萄糖自身无法穿过细胞膜进入到细胞内发挥作用，必须依靠转运蛋白这个“运输机器”来完成。葡萄糖转运蛋白镶嵌于细胞膜上，如同在疏水的细胞膜上开了一扇一扇的门，能够将葡萄糖从细胞外转运到细胞内。人类对葡萄糖跨膜转运的研究已有约 100 年的历史。1977 年第一次从红细胞里分离出了转运葡萄糖
2、的蛋白质 GLUT1，在 1985 年鉴定出 GLUT1 的基因序列。此后，获取 GLUT1 的三维结构从而真正认识其转运机理就成为该领域最前沿也最困难的研究热点。过去几十年间，美国、日本、德国、英国等国的诸多世界顶尖实验室都曾经或正在为此全力攻关，但始终未能成功。颜宁介绍，转运蛋白 GLUT1 几乎存在于人体每一个细胞中，是大脑、神经系统、肌肉等组织器官中最重要的葡萄糖转运蛋白，对于维持人的正常生理功能极为重要，一方面，如果转运蛋白 GLUT1 功能部分缺失，将会使细胞对葡萄糖吸收不足而导致大脑萎缩、智力低下、发育迟缓、癫痫等系列疾病，并会因葡萄糖不能及时为人体利用消耗而导致血糖浓度的异常升
3、高。另一方面，转运蛋白 GLUT1 在癌细胞的新陈代谢过程中也发挥着重要功能。“癌细胞要生存，需要依赖葡萄糖作为其口粮，而由于癌细胞消化葡萄糖所产生的能量不到普通细胞的 15%，所以癌细胞就需要比正常细胞摄入更多的葡萄糖，也就需要通过负载更多的葡萄糖转运蛋白 GLUT1 完成葡萄糖从细胞外转运到细胞内的过程。”“因此，如能研究清楚转运蛋白 GLUT1 的组成、结构和工作机理，就有可能通过调控它实现葡萄糖转运的人工干预，既可以增加正常细胞内葡萄糖供应达到治疗相关疾病的目的，又可能通过特异阻断对癌细胞的葡萄糖供应，达到抑制癌细胞生长的目标。”颜宁介绍。颜宁同时强调：“很多疾病都有着复杂的成因，尤其
4、癌症是最复杂的疾病，而我们的科研是非常基础的。从基础科研到转化中间有相当漫长的路。但是通过诸多基础科研成果，逐步积累线索，可以更好地理解致病机理，期望最终有可能治愈疾病。”可帮助人类理解分子转运最基本过程 据介绍，该项成果不仅是针对葡萄糖转运蛋白研究取得的重大突破，同时为理解其他具有重要生理功能的糖转运蛋白的转运机理提供了重要的分子基础，揭示了人体内维持生命的基本物质进入细胞膜转运的过程，对于人类进一步认识生命过程具有重要的指导意义。清华大学医学院鲁白教授介绍，“该项成果的意义主要存在于两个方面，首先，从科研的角度说，第一个揭示了人源转运蛋白的结构，可以帮助人类理解分子转运这一生命科学中最基本
5、的过程。从临床的角度说，有助于了解幼儿癫痫、癌症、糖尿病的发病机制，同时，可以作为药物研发的潜在靶点。”该成果在自然杂志发表之后，2012 年诺贝尔化学奖得主布莱恩克比尔卡评价，“哺乳动物的膜蛋白结构研究难度远远大于对细菌同源蛋白的研究，因此至今已经获得的哺乳动物膜蛋白的结构寥寥无几。但是要针对人类疾病开发药物，获得人源转运蛋白结构至关重要。对于 GLUT1 的结构解析本身是极富挑战、极具风险的工作，因此这是一项伟大的成就。”美国科学院院士、麻省理工学院教授，GLUT1 基因的克隆者哈维劳迪什评价，“这是一项极为重要的成果，终于清晰揭示了自克隆基因起猜测 30 年之久的 GLUT1 的 12 次跨膜结构以及转运机理。”颜宁科研团队从 2009 年开始 GLUT1 的研究。在 5 年的攻关过程中，他们大胆创新，在研究思路和实验技术上相继获得重要突破，在结构生物学的最前沿领域确立了中国的领先优势。不畏困难、勇攀科学高峰的精神，培养学生科学素养。有梦想才会有辉煌。做科研，就要有股“死磕”精神做科研，就要有股“死磕”精神 追寻科学梦，一支年轻的“本土”团队追寻科学梦，一支年轻的“本土”团队 好的科研土壤，让科学研究自由生长好的科研土壤，让科学研究自由生长 习近平 100 金句：