清华颜宁Nature发表新研究成果

　　

生物通报道 来自清华大学的颜宁教授课题组发表了题为“Crystal structure of a bacterial homologue of glucose transporters GLUT1–4”的文章，报道了细菌葡萄糖转运蛋白GLUT1–4同源物的晶体结构。相关研究成果公布在10月17日的Nature杂志上。

葡萄糖的代谢取决于细胞对葡萄糖的摄取，然而，葡萄糖作为一种有机大分子无法自由通过细胞膜脂质双层结构进入细胞，细胞对葡萄糖的摄入需要借助细胞膜上的葡萄糖转运蛋白（glucose　transporters）简称葡萄糖转运体（GLUT）转运功能才能得以实现。葡萄糖转运蛋白一共分4种：葡萄糖转运蛋白1～4(GLUT1～4)。GLUT1–4是一种类胰岛素敏感型葡萄糖运输载体，它与2型糖尿病密切相关，细胞中GLUT1–4表达的减少以及其转位的障碍都是引发糖尿病的重要因素。然而直至现在，对于GLUT1–4或其同源物的结构信息仍不是很清楚。  

在这篇文章中，研究人员报道了细菌GLUT1–4同源物XylE分别与D-Xylose、D-Glucose和6-bromo-6-deoxy-d-glucose构成的三种复合物的晶体结构，分辨率分别为2.8、2.9 和 2.6埃。结构中包含一个典型的由12个跨膜片段和一个独特的四螺旋结构域构成的Major Facilitator Superfamily (MFS)超家族折叠。XylE被捕获在一个面向外（outward-facing）、部分闭合的构象中。在GLUT1–4中负责识别d-xylose或d-glucose的大部分重要氨基酸都是不变的，表明了功能和机制的保守性。

以结构与基础的GLUT1–4使得研究人员能够绘制和解读疾病相关的突变。新研究提供的结构和生物化学信息为了解葡糖糖转运蛋白和糖转运蛋白的功能和机制提供了重要的框架。

2007年不满30岁的普林斯顿大学博士颜宁，受聘清华大学医学院教授，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，发表了多篇重要的论文。进入2012年颜宁课题组捷报频传。

今年1月，她与施一公教授联合报道了转录激活因子样效应蛋白（TALE）特异识别DNA的分子机理，这提供了TALE蛋白的改造基础，极大地拓宽了TALE蛋白在生物技术应用上的前景。相关成果公布在Science杂志上，并被作为亮点推荐文章。

5月颜宁课题组报道了细菌电压门控钠通道NaChBac同源物的晶体结构。相关研究成果公布在Nature杂志上。这一研究发现为未来进一步解析电压门控性离子通道的功能和机制提供了重要的研究数据。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Crystal structure of a bacterial homologue of glucose transporters GLUT1–4

Glucose transporters are essential for metabolism of glucose in cells of diverse organisms from microbes to humans, exemplified by the disease-related human proteins GLUT1, 2, 3 and 4. Despite rigorous efforts, the structural information for GLUT1–4 or their homologues remains largely unknown. Here we report three related crystal structures of XylE, an Escherichia coli homologue of GLUT1–4, in complex with d-xylose, d-glucose and 6-bromo-6-deoxy-d-glucose, at resolutions of 2.8, 2.9 and 2.6 Å, respectively. The structure consists of a typical major facilitator superfamily fold of 12 transmembrane segments and a unique intracellular four-helix domain. XylE was captured in an outward-facing, partly occluded conformation. Most of the important amino acids responsible for recognition of d-xylose or d-glucose are invariant in GLUT1–4, suggesting functional and mechanistic conservations. Structure-based modelling of GLUT1–4 allows mapping and interpretation of disease-related mutations. The structural and biochemical information reported here constitutes an important framework for mechanistic understanding of glucose transporters and sugar porters in general.

作者简介：

颜宁
教授、博士生导师

1977年出生于山东。1996-2000年就读于清华大学生物系获学士学位；2000-2004年于普林斯顿大学分子生物学系攻读博士学位；2005-2007年于普林斯顿大学分子生物学系从事博士后研究；2007年受聘于清华大学医学院担任教授、博导。获得由 Science 和GE Healthcare评选的2005年“青年科学家奖”（北美地区）。

实验室的主要研究方向：
1.重要膜蛋白的结构与功能研究
2.胆固醇代谢调控通路的结构生物学和生物化学研究