顏寧最新綜述：聚焦轉運蛋白

　　近日，清華大學，清華大學-北京大學生命科學聯合中心的顏寧（Nieng Yan）教授發表了一篇題為“Structural Biology of the Major Facilitator Superfamily Transporters"的綜述文章，針對一個主要的次級膜轉運蛋白超家族——主要協助轉運蛋白超家族（MFS）的結構生物學進行了介紹。

　　2007年作為普林斯頓大學博士的顏寧受聘于清華大學醫學院，成為清華最年輕的教授、博士生導師。在回國的幾年間，顏寧教授研究組主要聚焦于膜蛋白、膽固醇代謝調控通路相關因子的結構生物學研究，在Science、Nature、Cell等雜志上發表多篇重要的論文，并榮獲了中國青年女科學家獎、HHMI國際青年科學家獎等獎勵。

　　磷脂雙層膜為細胞或細胞器提供了一道疏水屏障，其中的膜轉運蛋白承擔著營養物質吸收、代謝產物分泌、細胞與外界的物質信息交換以及產能耗能等一系列重要的生理活動。根據轉運能量的來源可以將轉運蛋白分為初級主動轉運蛋白和次級轉運蛋白。初級主動轉運蛋白通過利用ATP水解、光子吸收、電子流、底物脫羧或甲基轉移反應等釋放的能量實現轉運過程，典型代表為ATP結合盒（ABC）超家族；而次級轉運蛋白則是利用由于物質在膜內外濃度不同造成的電化學滲透勢能來轉運底物，典型代表是主要協助轉運蛋白超家族（MFS）。ABC超家族和MFS超家族在低等動物和高等生物鐘都廣泛存在，包含的成員眾多。

　　MFS超家族最初發現時被認為只在糖的吸收過程中起作用，隨后的研究發現藥物的外排系統、有機磷：磷酸交換系統、磷酸：Na+轉運系統中的蛋白液都屬于這一超家族，MFS超家族成員的數量也不斷擴大，且在自然界中廣泛分布，所發揮的功能各不相同。到目前為止，已經發現有超過1萬個已測序成員。

　　葡萄糖轉運蛋白GLUT1屬于MFS超家族，GLUT1幾乎存在于人體每一個細胞中，是紅細胞和血腦屏障等上皮細胞的主要葡萄糖轉運蛋白，對于維持血糖濃度的穩定和大腦供能起關鍵作用。在已知的人類遺傳疾病中，導致GLUT1功能異常的突變會影響葡萄糖的正常吸收，導致大腦萎縮、智力低下、發育遲緩、癲癇等一系列疾病（GLUT1 Deficiency syndrome,又稱De Vivo syndrome）。另一方面，在很多種類的腫瘤細胞中都觀察到GLUT1的超量表達，以大量攝入葡萄糖維持腫瘤細胞的生長擴增。

　　近年，顏寧課題組在GLUT1研究中取得一系列的突破性成果。2012年，顏寧在Nature雜志上率先報道了細菌葡萄糖轉運蛋白GLUT1–4同源物的晶體結構。2014年，其課題組再度在Nature雜志上公布了人類葡萄糖轉運蛋白GLUT1的晶體結構。為從結構和機制上了解參與各種生物學過程及與許多生物技術應用相關的MFS超家族提供了重要的新見解。也為開發出靶向GLUT1和其他生理上重要的MFS轉運蛋白的潛在治療藥物提供了指導準則。

　　在這篇最新的文章中，顏寧教授綜述了MFS蛋白的歷史、分類和一般特征；以GLUT1為例概述了近期糖轉運蛋白家族的一些結構研究進展；談論了有關底物結合和交替通路等的一些分子機制。這篇文章發布在生物物理學前沿期刊《Annu Rev Biophys》雜志上。