轉運蛋白

轉運蛋白(translocator)在葉綠體內膜上有很多運輸蛋白，稱為轉運蛋白，它們的功能是選擇性轉運出入葉綠體的分子。葉綠體內膜上所有轉運蛋白的運輸作用都是靠濃度梯度驅動的，而不是主動運輸。這不僅與細胞質膜的運輸蛋白不同，也與線粒體內膜的運輸系統不同，在線粒體內膜中也有主動運輸的轉運蛋白。

葉綠體中轉運蛋白的一個重要運輸機制是通過交換進行的“Pi轉運體”，通過交換可同時轉運Pi和磷酸甘油酸。葉綠體進行的光合作用中需要大量的無機磷，並且有大量的中間產物3-磷酸甘油酸(3PGAL)釋放。在葉綠體內膜中有磷酸交換載體蛋白(phosphate exchange carrier)，能夠通過交換將細胞質膜中的無機Pi轉運到葉綠體基質，並將葉綠體基質中形成的3PGAL釋放到細胞質。磷酸交換轉運蛋白是葉綠體內膜中最為豐富的蛋白質，約佔內膜總蛋白的12%。

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。

顏寧科研團隊從2009年開始GLUT1的研究。在5年的攻關過程中，他們大膽創新，在研究思路和實驗技術上相繼獲得重要突破，在結構生物學的最前沿領域確立了中國的領先優勢。

人類對葡萄糖跨膜轉運的研究已有約100年的歷史。1977年第一次從紅細胞里分離出了轉運葡萄糖的蛋白質GLUT1，在1985年鑒定出GLUT1的基因序列。此後，獲取GLUT1的三維結構從而真正認識其轉運機理就成為該領域最前沿也最困難的研究熱點。過去幾十年間，美國、日本、德國、英國等國的諸多世界頂尖實驗室都曾經或正在為此全力攻關，但始終未能成功。

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。”

該成果在《自然》雜誌發表之後，2012年諾貝爾化學獎得主布萊恩·克比爾卡評價，“哺乳動物的膜蛋白結構研究難度遠遠大於對細菌同源蛋白的研究，因此至今已經獲得的哺乳動物膜蛋白的結構寥寥無幾。但是要針對人類疾病開發藥物，獲得人源轉運蛋白結構至關重要。對於GLUT1的結構解析本身是極富挑戰、極具風險的工作，因此這是一項偉大的成就。”

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。”