概述
人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的結構模型 而轉運蛋白GLUT1幾乎存在於人體每一個細胞中，是大腦、神經系統、肌肉等組織器官中最重要的葡萄糖轉運蛋白 。
2014年6月5日，清華大學宣布：清華大學醫學院顏寧教授研究組在世界上首次解析了人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1的晶體結構，初步揭示了其工作機制及相關疾病的致病機理。該研究成果被國際學術界譽為“具有里程碑意義”的重大科學成就。
研究歷史
顏寧研究組揭示人源葡萄糖轉運蛋白 GLUT1的結構及工作機理 2009年起，清華教授顏寧帶領的團隊開始攻關，2014年1月解開這道“世界難題”。研究人員發現，只有當分子有序排列時才能形成晶體，以獲得三維結構，但GLUT1過於“活潑”。經過長期摸索，研究人員引入一種胺基酸突變，減緩GLUT1的工作速度；同時在4℃的低溫下，降低分子運動速度，終於結晶成功。結構圖中，GLUT1呈現12次跨膜結構，向細胞內開口。
顏寧的研究並未止步。計畫捕獲多張不同狀態下的結晶圖，組成“分子電影”，分析其工作機制。目前，研究人員已獲得3個晶體結構圖，再捕捉一個向外開口的晶體結構圖，即可揭示GLUT1的整個運行過程。
類型
根據轉運葡萄糖的方式分為兩類:一類是鈉依賴的葡萄糖轉運體(SGLT)，以主動方式逆濃度梯度轉運葡萄糖。
另一類為易化擴散的葡萄糖轉運體(GLUT)，以易化擴散的方式順濃度梯度轉運葡萄糖，其轉運過程不消耗能量。
結構特點及特徵
特點
GLUT結構具有以下共同特點：•具有12個跨膜螺鏇環；•螺鏇環上存在7個保守胺基酸殘基；•胞膜內面存在幾個酸性和鹼性胺基酸殘基；•具有兩個保守的色氨酸殘基；•具有兩個保守的酪氨酸殘基。特證
它們是一組有著高度結構同源性的糖蛋白分子，所有的GLUT都具有12個跨膜節段的結構特徵，均含有兩個較大的環形結構，其中一個定位於第一、第二跨膜節段的細胞外區域，另一個定位於第六、第七跨膜節段的細胞內區域。其氨基末端及羧基末端均位於細胞膜的胞漿面。機理
顏寧介紹，轉運蛋白GLUT1幾乎存在於人體每一個細胞中，是大腦、神經系統、肌肉等組織器官中最重要的葡萄糖轉運蛋白，對於維持人的正常生理功能極為重要，一方面，如果轉運蛋白GLUT1功能部分缺失，將會使細胞對葡萄糖吸收不足而導致大腦萎縮、智力低下、發育遲緩、癲癇等系列疾病，並會因葡萄糖不能及時為人體利用消耗而導致血糖濃度的異常升高。另一方面，轉運蛋白GLUT1在癌細胞的新陳代謝過程中也發揮著重要功能。套用
“如能研究清楚轉運蛋白GLUT1的組成、結構和工作機理，就有可能通過調控它實現葡萄糖轉運的人工干預，既可以增加正常細胞內葡萄糖供應達到治療相關疾病的目的，又可能通過特異阻斷對癌細胞的葡萄糖供應，達到抑制癌細胞生長的目標。”顏寧介紹。顏寧同時強調：“很多疾病都有著複雜的成因，尤其癌症是最複雜的疾病，而我們的科研是非常基礎的。從基礎科研到轉化中間有相當漫長的路。但是通過諸多基礎科研成果，逐步積累線索，可以更好地理解致病機理，期望最終有可能治癒疾病。”
重要意義
據介紹，該項成果不僅是針對葡萄糖轉運蛋白研究取得的重大突破，同時為理解其他具有重要生理功能的糖轉運蛋白的轉運機理提供了重要的分子基礎，揭示了人體內維持生命的基本物質進入細胞膜轉運的過程，對於人類進一步認識生命過程具有重要的指導意義。清華大學醫學院魯白教授介紹，“該項成果的意義主要存在於兩個方面，首先，從科研的角度說，第一個揭示了人源轉運蛋白的結構，可以幫助人類理解分子轉運這一生命科學中最基本的過程。從臨床的角度說，有助於了解幼兒癲癇、癌症、糖尿病的發病機制，同時，可以作為藥物研發的潛在靶點。”
評價
美國科學院院士、加州大學洛杉磯分校教授、轉運蛋白研究專家羅納德·卡百克評價，“學術界對於GLUT1的結構研究已有半個世紀之久，而顏寧在世界上第一個獲得了GLUT1的晶體結構，從某種程度上說，她戰勝了過去50年從事其結構研究的所有科學家。這也是至今獲得的第一個人源轉運蛋白的結構，並代表了一項重要的技術突破。該成果對於研究癌症和糖尿病的意義不言而喻！”美國科學院院士、麻省理工學院教授，GLUT1基因的克隆者哈維·勞迪什評價，“這是一項極為重要的成果，終於清晰揭示了自克隆基因起猜測30年之久的GLUT1的12次跨膜結構以及轉運機理。”
研究方向
葡萄糖轉運蛋白GLUT1在人體內是處於活動狀態的，在發現了其構造之後，進一步破解其運轉機理就成為下一步研究的方向。據顏寧介紹，目前已經發現了葡萄糖轉運蛋白GLUT1晶體結構運轉過程中的一個構象，結合該團隊早在2012年發現的細菌葡萄糖轉運蛋白的兩個構象，只要再發現一個構象，就可以相對完整地理解人體內葡萄糖運轉機理的整個過程。
