Nature子刊:描绘癌细胞的能源泵

2013年4月28日 15:02:45 来源: 生物通
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  快速生长的肿瘤,非常依赖营养物质的高效转运。GLUT是一种重要的转运蛋白,负责将糖类运入细胞。瑞典Karolinska研究所的研究人员首次解析了GLUT转运蛋白的工作机制,文章于四月二十八日发表在Nature Structural & Molecular Biology杂志上。他们希望这一研究能够为抗癌新药物的开发提供基础。

  肿瘤依靠转运蛋白向细胞引入代谢所需的大量糖和其他营养物质,为肿瘤细胞的快速生长提供能量。如果能够阻断细胞膜中那些作为能源泵的转运蛋白,就有望扼杀肿瘤细胞。

  对于癌细胞来说,葡萄糖是最重要的能量来源之一。而GLUT蛋白家族是负责转运葡萄糖和其他糖类的重要膜转运蛋白。此前有研究显示,GLUT转运蛋白在许多癌症类型中,对于肿瘤生长非常关键。

  大肠杆菌XylE蛋白的功能和结构,与人类GLUT转运蛋白很相似。Karolinska研究所的研究人员进行了深入研究,解析了XylE蛋白转运糖类的详细过程。他们发现,当该蛋白结合并转运糖分子时,其蛋白结构在两个不同构象之间转换,以此实现转运功能。

  “我们的研究展现了,XylE蛋白上糖结合区域的分子结构。在此基础上,人们可以开发抑制GLUT转运蛋白的的药物,以便更有效的对抗癌症,”参与这项研究的Pär Nordlund说。“该转运蛋白的结构信息,能够推动相关药物的研发,这样的GLUT抑制剂将有望被用于治疗癌症。”

  这项研究不仅给癌症研究带来了新线索,也为糖尿病领域提供了新的启示。胰岛素的主要功能包括,促使细胞通过膜上的GLUT转运蛋白摄入血液中的葡萄糖,因此GLUT在糖尿病中的作用也很关键。

  GLUT和XylE转运蛋白都属于庞大的代谢物转运子家族MFS(Major Facilitator Superfamily),该家族的成员涉及了多种疾病,而且影响着细胞对药物的吸收。

  “MFS蛋白家族与癌症、糖尿病等许多疾病有关,而GLUT转运蛋白起作用的分子机制,应该被MFS家族中的许多成员所采用,”Pär Nordlund说。

  除了膜转运蛋白,细胞膜表面还贯穿着多种其它蛋白,这些蛋白对细胞的功能很重要,也是药物研发领域的热点。其中两种主要膜蛋白家族(G蛋白偶联受体和离子通道)的相关研究,就曾获得了诺贝尔奖。