GLUT1与“饿死癌细胞”没有半毛钱的关系

作者: 薛宇

来源: 薛宇科学网博客

发布日期: 2014-06-15 00:00:59

本文讨论了颜宁研究组在《自然》杂志上发表的关于人类葡萄糖转运蛋白GLUT1晶体结构解析的工作,以及这一研究与“饿死癌细胞”理论之间的关系。文章通过对话形式,详细解释了GLUT1的功能和其在癌症治疗中的潜在影响,并指出央视报道中的某些表述可能存在误导。

今年5月18日《自然》杂志上发表了科学网博主颜宁研究组关于人类葡萄糖转运蛋白GLUT1晶体结构解析的工作。上线没多久我学生就发来链接,简单的看了一下,没有认真看的原因是咱搞生信的,对结构这块儿懂的不多,基本上看不懂。但当时第一印象是:12个跨膜的蛋白也能解出结构来,牛啊。6月5日这篇论文在Nature该期中以Article的形式正式出刊,这个发表的难度有多大,想必各位比我清楚。

既然能发的上去,那说明显然很重要,至于重要在哪里,有兴趣可以先看看nyouyou的博文《结晶--艺术?》。当然具体做的啥,咱还是搞不明白,跟同事开会的时候也讨论过这篇论文,反正大家都不是做结构的,瞎掰呗,私下里说说就得了,打打酱油啦。所以罗汉江老师不高兴了:《颜宁团队获世界级突破,为啥科学网鲜有祝贺声?

》,这个不是不祝贺,而是学术隔行如隔山,能搞明白具体做啥的没几个,总不能跟个2B一样大吼:发了Nature Article啦,牛逼啊,佩服啊,恭喜啊,请客啊之类的。这不有损专业学者的形象不是?再说了,要科普,那也是结构生物学领域的高手跳出来科普,对吧?跟咱还是木有什么关系。问题是要真没什么关系,那我也懒得絮叨了。话说7号周末全家出门自助游,玩累了一行人跑饭店吃晚饭,正上着菜呢,新闻联播开始了。

我一看,没意思,伸手就准备调台,从CCTV-1调到CCTV-13,一看,靠,还是新闻联播。正准备关电视呢,戏肉来了,主持人在那里报道:“我国生命科学领域取得世界级成果”。我一看这标题,就想不会是nyouyou的工作吧?再继续看,果然啊,超赞的。回来查了一下视频,接近2分钟的时间,央视肯花这么多时间来报道一项科技成果,还真是挺了不起的。

于是马上微博恭喜一下,感谢为中国苦逼的科研工作者们作代表和表率云云。回:没说“饿死癌细胞”吧?看了半天,不懂,GLUT1跟“饿死癌细胞”有啥毛线关系?次日一看科学网,这下热闹了。曾庆平前辈二话不说就是丢出两篇重磅炸弹:《靶向GLUT1真能“饿死”癌细胞吗?》和《答颜宁:“饿死”癌细胞的想法并不离谱!》。立马有博友就不高兴了,如刘学武老师的《关于“Warburg效应”与肿瘤,兼与曾庆平等商榷》。

这回是真的看傻了:这都哪跟哪儿啊?二话不说,查了一下央视报道的内容,果然有这么一句:“为定向‘饿死’癌细胞治疗癌症提供一种科学基础。”通篇的报道问题都不大,就这么一句搞出来问题了。GLUT1跟“饿死癌细胞”有没有关系?

因为咱不是搞结构的,所以专门下楼跑去请教老马,就是那个断了腿之后又接上的,然后再踢上场一分钟又断腿然后又接上,现在只敢守门并且是绝对草门,并且连对方门将甚至拉拉队员都能轻易晃过破门的老马。老马当年是正儿八经做结构,最终毛都没做出来然后转攻膜融合,结果做的相当之好,所以结构这东西老马不陌生。咱很虚心地请教道:这GLUT1跟“饿死癌细胞”有啥关系?

老马很不屑的抽口烟,慢条斯理地说:看过nyouyou在2012年发表的Nature Article没?我摇头。老马教训道:傻了吧?GLUT家族重要基因有四个,GLUT1-4,这四个基因的表达特异性是不一样的。

其中GLUT1的表达比较普适,特异性不强,主要负责红细胞的葡萄糖摄入以及穿越血脑屏障的运输;GLUT2在胰腺β细胞、肠、肾和肝里表达;GLUT3主要在神经系统里有功能;GLUT1和3在某些癌症细胞系里表达高,从而提高葡萄糖的供应,也就是所谓的“温伯格效应”(Warburg effect);GLUT4才是最有意思的,因为其主要分布在肌肉和脂肪组织,与肥胖和糖尿病相关。

所以,第一,“饿死癌细胞”这玩意儿跟nyouyou的论文没有半毛钱的关系,即使有这个理论,那也不是nyouyou提出来的;第二,“饿死癌细胞”是不是必须得通过GLUT1,这恐怕还只是个忽悠,跟nyouyou也没有半毛钱的关系;第三,就算是有意思,那也应该是GLUT4,问题是做这东西目标不是癌症,而是肥胖和糖尿病;第四,既然nyouyou发了GLUT1,那没准她手上已经有GLUT4的数据了。

我继续请教,说那为啥会有这么最后一句“饿死癌细胞”呢?老马不耐烦了,顺手弹了弹烟灰继续抽两口,说:你懂不懂啥叫宣传?跟你说GLUT1重要你懂?电视嘛,放给公众们看的,让非专业的公众们能听的懂,还能觉得重要,适当的拔高一下也无所谓啦。我插嘴:哦,搞了半天是拔苗助长,结果拔出来个大气球,是吧?老马挥挥手:你知道是怎么回事就得了,瞎凑什么热闹啊?我来劲了:老马你当年不是做GLUT4的吗?咋没做出来呢?

这回老马长叹了口气,掐灭烟头,走到书柜前,取出一个锦盒来。打开一看,里面端端正正的放着一把杀猪刀,上写四个大字:民族英雄。落款是:XX赠。其中“民”字上部还有个子弹击中后的凹槽。我拿起仔细端详:莫非,这就是传说中星爷凌凌漆那把传世宝刀?咋到你手上了呢?

老马很装酷的坐到靠椅上,说想当年哥们我的课题就是解GLUT4的结构,问题是这玩意儿实在是太难,后来逼的没办法,只好每天跑屠宰场切猪屁股提蛋白,这不手上的家伙儿不行吗,所以打电话找星爷借宝刀一用。问题是GLUT4的蛋白表达水平太低,提来提去就是不够结晶的,所以这个课题做了好几年,最后毛都没做出来,废了,只好换别的题目了。我说:那你这刀咋没还呢?

老马说,哦,星爷说传世宝刀矜贵的很,他当年批发了200多把,到处送没人要,好不容易有个冤大头愿意收藏,那就甭还了。这我就乐了:老马你也是个人物,咋你做不出来,为啥nyouyou就能做出来呢?

老马说,人家聪明呗,话说GLUT基因属于主要协同转运蛋白超家族(Major Facilitator Superfamily, MFS)的成员,因为人里面的解结构困难,所以nyouyou的策略是吃柿子先捡软的捏,做大肠杆菌里GLUT的同源蛋白XylE,也就是木糖(D-xylose)转运蛋白的结构。

这办法以前有人这么做过的,比如纽约大学医学院王大能教授,03年就解析了大肠杆菌甘油-3-磷酸转运蛋白的结构,不过葡萄糖转运蛋白不好做,大家都做不出来。这我就纳闷了:那nyouyou不是已经解了XylE的结构,而且也模拟了GLUT1-4的结构,还有必要再解人里面的结构吗?

老马笑:模拟是模拟,跟实际还是有差别的,比方说,她12年Nature发表的时候,同期的评论里就指出模拟的结果不能解释木糖转运蛋白和GLUT之间的区别,即木糖转运蛋白的糖摄取过程里,是需要同时转运结合质子的,而GLUT1-4都不需要,从模拟的结果里看不出来负责质子结合的关键残基在哪里,这问题不解决,那关键的机制还是没有啊!我说:那她这篇文章解决没?

老马:废话,必须的,XylE的第27位天冬氨酸负责结合质子,在GLUT1里面突变成天冬酰胺,所以就不结合了,问题解释的很清楚嘛,有结构啥都好说,没结构猜来猜去大家都不相信的。

老马想了一下,说:人类GLUT肯定不能在大肠杆菌里表达,她应该用的是昆虫系统?我:对!昆虫系统。老马乐:这就对了,不用昆虫直接提蛋白,猴年马月能做得出来啊。老马又问:那GLUT1构象变化快这问题咋解决的?我说你有没有看nyouyou的博客?点突变嘛,总共俩N45T和E329Q,然后搁4oC加去污剂,搞定。老马一拍大腿:高,实在是高啊!

最后做个总结吧:1. 扯是扯了点儿,各位将就着看吧,不过有就是有,没有就是没有,比如“温伯格效应”,nyouyou的两篇论文里都有提到,不过都分别仅有一次,并且还是在介绍里面一带而过。至于“饿死癌细胞”,在两篇论文里是不存在的,在12年的评述里也同样不存在。2. 所以,一个不存在的东西,是否可能有关系,或者可能没有关系,那其实都没有什么联系。

GLUT1是否饿死了癌症,这个值得科幻学家们的进一步探讨,已经不是科学家能搞的懂了。3. 写非专业的东西相当的头大,这几篇论文我没有认真看完,捡主要观点看了看,反正咱这是点赞贴,细节看不明白也就糊弄过去了哈。

4. 央视里发表评论的美国科学院院士罗纳德魁百克英文名是Ronald H. Kaback,是美国科学院1987年当选的院士,UCLA的教授,乳糖通透酶 (lactose permease,主要协同转运蛋白超家族的成员之一)的大行家,并且解析了该蛋白的结构。5. 特此鸣谢断了腿又接上然后再断了腿又继续接上的老马,这件事情深深的教育了我:高手在民间?

6. 新闻嘛,不要太较真,拔高一下是合理的,拔过了那也得有点儿宽容,反正你平时也不看电视不是?看着乐一乐就得了。7. 最后,好工作,再次恭喜!

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