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清华颜宁Nature发表新研究成果:细菌葡萄糖转运蛋白GLUT1-4同源物晶体结构解析

2012-10-18 11:30 何嫱 生物通 阅读 0
核心摘要: 清华大学颜宁教授课题组在Nature上发表研究,解析了细菌葡萄糖转运蛋白GLUT1-4同源物XylE的晶体结构,分辨率达2.6-2.9埃。该结构揭示了MFS超家族折叠和面向外部分闭合的构象,为理解葡萄糖转运机制和糖尿病相关突变提供了重要框架。

来自清华大学的颜宁教授课题组在《自然》(Nature)杂志上发表了题为“Crystal structure of a bacterial homologue of glucose transporters GLUT1–4”的研究论文,报道了细菌葡萄糖转运蛋白GLUT1–4同源物的晶体结构。该成果于2012年10月17日在线发表。

葡萄糖的代谢依赖于细胞对葡萄糖的摄取。然而,葡萄糖作为一种极性大分子,无法自由通过细胞膜的脂质双层结构。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GLUT)来实现。葡萄糖转运蛋白共有4种亚型:GLUT1至GLUT4。其中,GLUT1–4是一种类胰岛素敏感型葡萄糖运输载体,与2型糖尿病密切相关。细胞中GLUT1–4表达减少或其转位障碍是引发糖尿病的重要因素。然而,此前对GLUT1–4或其同源物的结构信息仍知之甚少。

在这项研究中,研究人员解析了细菌GLUT1–4同源物XylE分别与D-木糖、D-葡萄糖和6-溴-6-脱氧-D-葡萄糖形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。该结构包含一个典型的由12个跨膜片段和一个独特的四螺旋结构域构成的主要易化子超家族(MFS)折叠。XylE被捕获在一个面向外、部分闭合的构象中。在GLUT1–4中负责识别D-木糖或D-葡萄糖的大部分关键氨基酸都是保守的,表明功能和机制的保守性。

基于结构的GLUT1–4模型使研究人员能够绘制和解读与疾病相关的突变。该研究提供的结构和生物化学信息为了解葡萄糖转运蛋白和糖转运蛋白的功能与机制提供了重要框架。

2007年,不满30岁的普林斯顿大学博士颜宁受聘为清华大学医学院教授,成为清华最年轻的教授和博士生导师。回国数年间,颜宁教授研究组主要聚焦于膜蛋白及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,为TALE蛋白的改造提供了基础,极大拓宽了其在生物技术中的应用前景。相关成果发表在《科学》(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,相关成果发表在《自然》杂志上。该研究为未来进一步解析电压门控离子通道的功能和机制提供了重要数据。

(生物通:何嫱)

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