清华大学颜宁教授最新综述文章:聚焦葡萄糖转运蛋白

【字体: 时间:2015年12月17日 来源:生物通

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  近日,来自清华大学的颜宁(Nieng Yan)教授与博士生邓东(Dong Deng)发表了一篇题为“GLUT, SGLT, and SWEET: Structural and mechanistic investigations of the glucose transporters”的综述文章,介绍了近期有关葡萄糖转运蛋白的一些结构和机制研究进展。

  

生物通报道  近日,来自清华大学的颜宁(Nieng Yan)教授与博士生邓东(Dong Deng)发表了一篇题为“GLUT, SGLT, and SWEET: Structural and mechanistic investigations of the glucose transporters”的综述文章,介绍了近期有关葡萄糖转运蛋白的一些结构和机制研究进展(延伸阅读:清华颜宁教授本月连发Nature、Science文章 )。

葡萄糖是地球上各种生物最重要、最基本的能量来源。细胞摄取葡萄糖是对于代谢、生长和稳态至关重要的一个过程。由于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。

当前在人类中已鉴别出了三个次级葡萄糖转运蛋白,包括协同转运蛋白超家族(MFS)葡萄糖转运蛋白GLUTs,钠依赖型葡萄糖转运蛋白SGLTs,和近年鉴别出来的SWEETs。

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人体中的GLUTs共有14种,目前研究较清楚的是GLUT1,2,3,4(简称GLUT1-4),它们负责向人体的不同组织转运葡萄糖,比如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。此外,越来越多的研究发现GLUT1和GLUT3在多种实体瘤中超量表达。

SGLTs分为SGLT1、SGLT2、SGLT3、SGLT4、SGLT5和SGLT6。其中,SGLT1完成10%葡萄糖的重吸收,但SGLT1基因缺陷可引起葡萄糖-半乳糖吸收障碍综合征,导致危及生命的腹泻和脱水;SGLT2具有高容量和低亲和力,负责90%葡萄糖的重吸收。SGLT3不仅行使糖转运的功能,还是糖感受器。SGLT不属于MFS家族,在一、二级结构上与GLUT几乎没有同源性。

新发现的葡萄糖转运蛋白SWEETs广泛存在于真核单细胞生物、高等植物以及动物中. 它们在生殖发育、植物与微生物的相互作用、植物的逆境反应及衰老等许多方面起重要作用。

当前已获得了所有三个家族代表成员或原核生物同系物的结构。在这篇新文章,颜宁教授概述了近期在葡萄糖转运蛋白结构测定研究中取得的一些进展,以及由这些结构获得的一些机制认识,包括底物识别、交替通路等的分子基础。这篇文章发布在《protein science》杂志上。

作者简介:

颜宁

2007年作为普林斯顿大学博士受聘于清华大学医学院,成为清华最年轻的教授、博士生导师。在回国的几年间,颜宁教授研究组主要聚焦于膜蛋白、胆固醇代谢调控通路相关因子的结构生物学研究,在Science、Nature、Cell等杂志上发表多篇重要的论文,并荣获了中国青年女科学家奖、HHMI国际青年科学家奖等奖励。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文摘要:

GLUT, SGLT, and SWEET: Structural and mechanistic investigations of the glucose transporters

Glucose is the primary fuel to life on earth. Cellular uptake of glucose is a fundamental process for metabolism, growth, and homeostasis. Three families of secondary glucose transporters have been identified in human, including the major facilitator superfamily glucose facilitators GLUTs, the sodium-driven glucose symporters SGLTs, and the recently identified SWEETs. Structures of representative members or their prokaryotic homologues of all three families were obtained. This review focuses on the recent advances in the structural elucidation of the glucose transporters and the mechanistic insights derived from these structures, including the molecular basis for substrate recognition, alternating access, and stoichiometric coupling of co-transport.

 

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