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颜宁团队新作出炉！深入探究人源葡萄糖转运蛋白的外表面抑制剂分子机制

诺坦普科技（北京）有限公司
2022.5.24

颜宁团队最新成果介绍

葡萄糖是生物最基本的能量来源。在人体的细胞膜上，葡萄糖转运蛋白(GLUTs)负责将葡萄糖转运到细胞内。然而研究表明，GLUT的表达升高，尤其是GLUT1和GLUT3，对促进癌细胞的过度增殖是必需的，因此GLUT抑制剂具有潜在的抗癌治疗作用。2014年，结构生物学家、中国青年女科学家、普利斯顿大学教授颜宁女士带领团队解析了第一个GLUT1的三维结构，2015年再次解析出GLUT3结合底物和抑制剂的超高分辨率结构，从而清晰揭示了葡萄糖跨膜转运这一基本细胞过程的分子基础。

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颜宁教授（图片来源于百度，侵则删）


2022年5月，颜宁团队在Nature Communications 连续发表两篇研究论文，包括与清华大学闫创业团队共同发表的"Cryo-EM structure of human glucose transporter GLUT4"， 以及与清华大学Jiang Xin团队共同发表的"Molecular basis for inhibiting human glucose transporters by exofacial inhibitors"，通过冷冻电镜及晶体结构解析等手段，对GLUT家族蛋白与抑制剂之间的相互作用进行了更深入的探究，从而为发现用于治疗开发的GLUTs抑制剂提供了结构生物学基础。


下面，小编就来带大家看一下，研究人员在解析晶体结构时，如何利用Monolith分子互作仪来验证GLUT蛋白和外表面抑制剂的结合吧！


    
研究结果


为了筛选和验证GLUT3 的外表面抑制剂，研究团队设计了一种GLUT3的变体— GLUT3exo。然后使用Monolith分别检测了GLUT3exo与内面抑制剂CCB和外表面抑制剂phloretin的结合能力，证实GLUT3exo与CCB无结合，选择性的结合至phloretin，且亲和力与WT GLUT3接近，从而证明GLUT3exo可作为检测GLUTs的外表面抑制剂的工具。


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接下来，研究团队使用GLUT3exo来表征小分子抑制剂SA47对GLUT蛋白的结合作用。结果显示SA47与GLUT1，GLUT3的Kd值分别为309.5±58.2 nM和316.5±47.2 nM。


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研究人员根据高分辨率的晶体结构信息，描述出SA47的不同芳香环和侧链位置与GLUT3对应的结合位点。为了验证这些互作结合位点，研究人员对GLUT3上的配体结合残基进行了系统性的Ala取代，并对蛋白产量和行为与WT相似的单点突变体与SA47的亲和力进行了检测。


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如上表，研究人员分别检测了SA47与超过10个GLUT3蛋白WT和突变体的亲和力，验证了晶体结构显示的互作位点。Monolith分子互作仪检测一对亲和力仅需10min，检测不依赖于分子量变化，非常适合于小分子互作的检测。并且仪器没有微流控系统，无需清洗维护。


    
结论


这项研究中，作者使用脂质立方相(LCP)方法获得了SA47与GLUT3复合物的2.3 Å分辨率的晶体结构，并结合Monolith分子互作检测及基于蛋白质脂质体的转运实验，阐明了SA47的作用方式，为发现用于治疗开发的 GLUTs 表面抑制剂提供了分子基础。


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Monolith分子互作仪检测


    
结构生物学研讨会预告


为了让大家对本文章有更深入的了解，我们本周四即将举办结构生物学研讨会，还另外邀请到中国药科大学王凯波研究员讲解他发表在JACS等期刊上的最新研究成果，欢迎大家前来交流！

直播时间：
2022年5月26日（周四）14:00-16:00


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