葡萄糖转运体(GLUT)是一类

葡萄糖转运体(GLUT)是一类调控细胞外葡萄糖进入细胞内的跨膜蛋白家族，参与糖代谢，炎性反应和免疫应答等过程。钠-葡萄糖协同转运蛋白(SGLTS)是一类位于小肠粘膜中的葡萄糖转运蛋白家族，其中钠离子依赖性葡萄糖转运蛋白SGLT1在小肠葡萄糖的吸收中发挥重要作用。糖类营养转运蛋白基因何时表达，肠道不同部位的表达特点以及表达量等都要受到多种转录调控因子的调控。转录因子USF1与糖脂吸收机制密切相关，人上皮细胞系Caco-2细胞质膜中GLUT5和SGLT1基因的表达受TNFa调控，进而导致糖转运的改变。

GLUT4是由SLC2A4基因编码的糖转运蛋白，能够以不依赖与ATP,协助运输的方式运送葡萄糖穿过细胞质膜。与其他糖转运蛋白不同的是，GLUT4在细胞内的分布受到胰岛素的调控。当机体进食后血糖水平快速升高，葡萄糖会促进胰岛素分泌增加。胰岛素促使GLUT4从胞内膜结构转移到细胞膜表面上，细胞表面上的GLUT4浓度在胰岛素的刺激下可以增加到其在基础状态时的5-30倍。当胰岛素浓度降低时，GLUT4通过胞吞作用回到细胞内，细胞表面的GLUT4重新恢复到基础状态时的水平。

葡萄糖转运体在不同的部位所表达的基因不同，但相似之处在于葡萄糖转运体对基因的影响是巨大的，如葡萄糖的去除能够引起GLUT构象发生翻转，由向胞内张开变为胞外张开。参考文献：《胰岛素调控葡萄糖转运蛋白4转位的研究发展》中国医药生物技术于海佳《转录因子USTF1》调控鸡小肠上皮细胞中糖类转运蛋白表达山西农业大学生命科学学院张宇

葡萄糖转运蛋白与肺癌

!!作者单位" #,"""#杭州#浙江大学医学院附属第一医院呼吸科葡萄糖转运蛋白与肺癌 钟秀君!周建英 !!肿瘤细胞无法调控的增殖是肿瘤细胞最主要特征#而细胞数的增多导致细胞耗氧量不断增加#造成肿瘤缺氧#这在人实体瘤中表现尤其明显’肿瘤在适应缺氧时#葡萄糖摄入增多以提供所需的能量#此方式通过葡萄糖转运蛋白%@?I 9<;237/:;T <7327#[?I 3&合成增加来实现’[?I 3是介导细胞葡萄糖摄取的主要载体#与正常细胞$组织及良性病变相比#恶性肿瘤细胞对葡萄糖的代谢率增加’而糖代谢的增高与[?I 3及基因的异常表达有关’本文就[?I 3及其同肿瘤的关系作一综述’ !!H ;<9的分类和在组织中的分布细胞不能通过简单的弥散方式吸收葡萄糖#它必须借助一种特殊蛋白质#即葡萄糖转运蛋白’由于不同组织对葡萄糖需求不同#故可能有不同的葡萄糖转运蛋白’目前用基因探针方法# 已发现了’种不同的葡萄糖转运蛋白%[?I 3,\-$[?I 3*\0& ’[?I 3,在人类所有组织中均存在#它对葡萄糖具有很高的亲和力#可调节葡萄糖摄取’[?I 3!出现在能释放葡萄糖入血的器官中#如肠$肝$肾$及胰腺的/细胞#对葡萄糖亲和力极低#似乎仅在血浆葡萄糖水平相对较高时才作为转运体发挥载体功能’[?I 3#在脑神经元中被发现# 存在于人类所有组织中’对葡萄糖分子也有高亲和性’[?I 3(是肌肉和脂肪细胞主要的转运蛋白# 一般情况下#不能起转运葡萄糖的作用#仅在胰岛素的信号刺激下#能促进饭后葡萄糖进入上述组织中储存起来’[?I 3-主要存在于小肠及肾脏#主要作为果糖转运体’[?I 3.基因是一个假基因#不在蛋白水平表达’[?I 3*是肝微粒体[?I 3#与[?I 3!有.’)序列一致性’[?I 3’是主要表达于睾丸及受胰岛素调控的组织中’[?I 30在脾$外周白细胞$脑组织中表达’这’种葡萄糖转运蛋白转运葡萄糖都是按浓度梯度进行的’还有一种是钠离子依赖的协同转运蛋白%$[&H &#它逆浓度主动转运葡萄糖#是耗能过程#有$[&H ,%在小肠中表达明显#肾$肝$肺中少量表达&和$[&H !%肾中表达高#小肠中少&两种’ -!H ;<9与肿瘤 -"!![?I 3表达与肿瘤的生物学行为!各种葡萄糖转运蛋白在不同类型肿瘤中作用可能各不相同#[?I 3,可能是大多数肿瘤中表达的主要角色’其在 各部位肿瘤中表达(, )大致如下’头颈部"见于基底上皮细胞癌和口腔癌*胰腺"和G Q [%!\脱氧氟代\Q \葡萄糖&表达正相关*结肠"增强的表达与不良的预后有关*阴茎"在增生的病变处表达增强*胃食道"胃中高度表达#与M /77233食管有关*肾$膀胱"高度表达但与肿瘤分级无关*甲状腺"仅在恶性肿瘤中表达*肺"仅在恶性肿瘤中表达#在肿瘤中心表达更高#是非小细胞肺癌的预兆*乳腺"过度表达但与肿瘤大小$受体$淋巴结状态无关*脑"[?I 3,比[?I 3#表达低#且与星形细胞瘤分级相关*卵巢"过度表达#且与 肿瘤分级有关*皮肤"表达提示增生性病变’国外( !)亦有报道[?I 3,在肺癌$结直肠癌$乳腺癌等多种肿瘤中均有过度表达#而且其表达水平与肺癌及结直肠癌的临床分期$ 转移和预后密切相关’-"!"!![?I 3表达与癌发生的关系!在一些恶性肿 瘤中[?I 3表达与癌的形成无关#如在胃癌(# )中用免疫组织化学方法检测发现胃腺瘤$ 癌前病变$早期胃癌中检测不到[?I 3,表达#而只在易浸润$发生转移的胃癌中检测到#[?I 3,表达并不随着胃癌的发展而 逐渐增高’而对胆囊癌(()的免疫组织化学实验发 现#[?I 3,的表达与胆囊癌的形成及进展高度相关’-"!"-![?I 3异常表达与癌分化程度的关系! Y

胰岛素调控葡萄糖转运蛋白4转位的研究进展_于海佳

DOI:10.3969/cmba.j.issn.1673-713X.2015.01.011· 综述·胰岛素调控葡萄糖转运蛋白4转位的 研究进展 于海佳 胰岛素抵抗和糖代谢异常是 II 型糖尿病的主要病理特征。机体在正常情况下通过胰岛素等相关激素能够非常精准地调控血液中的葡萄糖。伴随着能量摄入，升高的血糖水平会刺激胰岛β细胞分泌胰岛素。血液中过量的葡萄糖被快速地转运至细胞内，从而使机体维持正常的血糖水平。胰岛素调控葡萄糖摄取主要是通过葡萄糖转运蛋白4（glucose transporter 4，GLUT4）从细胞内转位到质膜上来实现的。有关胰岛素是如何介导 GLUT4 转位和葡萄糖摄取的研究对于治疗糖尿病和发展疾病早期诊断方法具有重要的意义。本文综述了近年来在胰岛素信号调控下 GLUT4 转位方面的相关研究进展。 1 GLUT4 与糖稳态调控 GLUT4 是由 SLC2A4 基因编码的糖转运蛋白，能够以不依赖于 ATP、协助运输的方式运送葡萄糖穿过细胞质膜。GLUT4 具有 12 次跨膜蛋白结构域，广泛分布于骨骼肌和脂肪组织等胰岛素响应性组织中[1-2]。除了 GLUT4 外，这些组织还表达其他的一些糖转运蛋白，例如 GLUT1。与其他糖转运蛋白不同的是，GLUT4 在细胞内的分布受到胰岛素的调控。GLUT1 等其他糖转运蛋白主要在基础状态（血糖水平低）下介导细胞对葡萄糖的摄取，而 GLUT4 在基础状态主要存在于胞内的各种膜结构中，只有少于 5% 的 GLUT4 位于细胞膜上。当机体进食后血糖水平快速升高，葡萄糖会促进胰岛素分泌增加。胰岛素促使 GLUT4 从胞内膜结构转移到细胞膜表面上，细胞表面上的 GLUT4 浓度在胰岛素的刺激下可以增加到其在基础状态时的 5 ~ 30 倍[3]。GLUT4 通过摄取和清除血液中的葡萄糖来维持血糖平衡。当胰岛素浓度降低时，GLUT4 通过胞吞作用回到细胞内，细胞表面的 GLUT4 重新恢复到基础状态时的水平。 GLUT4 在机体糖稳态调控过程中发挥着重要作用，在II 型糖尿病患者的脂肪组织中，GLUT4 在 mRNA 和蛋白质表达水平上都有明显减少[4]。在小鼠模型中，GLUT4 蛋白表达水平降低使小鼠产生胰岛素抵抗和糖尿病[5]。GLUT4 在肌肉组织和脂肪组织中过量表达可以改善小鼠的血糖控制和糖耐受不良[6-7]。在细胞水平上，肌肉组织和脂肪组织中减少 GLUT4 的表达会引起肌肉细胞和脂肪细胞对葡萄糖的摄取减少并产生胰岛素抵抗[8]。2 胰岛素调控 GLUT4 转位的信号通路 对于胰岛素调控骨骼肌和脂肪组织的葡萄糖摄取，目前研究者们认为主要是通过磷酸肌醇 3 激酶（PI3K）信号通路来实现的（图1）。胰岛素从胰岛β细胞分泌后，首先结合细胞表面上的跨膜胰岛素受体（IR）并激活胰岛素受体酪氨酸激酶。这会促使胰岛素受体底物蛋白（IRS）酪氨酸磷酸化，激活 PI3K。PI3K 与二磷酸肌醇（PIP2）发生作用，使 PIP2 转化为三磷酸肌醇（PIP3）[9]。PIP3 的水平升高激活了含有 PH 结构域的丝氨酸/苏氨酸激酶 PDK1 和mTORC2，并随后激活蛋白激酶 AKT。 AKT 有 3 个异构体，但是只有 AKT2 在胰岛素刺激GLUT4 转运过程中起关键作用。George 等[10]报道在胰岛素抵抗和糖尿病中发现了 AKT2 突变。AS160（又称为TBC1D4，分子量 160 kD）是 AKT2 的一个重要底物，在脂肪和肌肉组织中过量表达 AS160 磷酸化位点突变体能抑制胰岛素依赖的 GLUT4 转位和葡萄糖摄取，敲除 AS160 和其类似功能蛋白 TBC1D1，可显著减少胰岛素刺激的葡萄糖运输[11]。一份最新的报道发现格陵兰人近年来持续升高的 II 型糖尿病发生率正是由于 AS160 发生了突变。研究人员证实了在 2575 个调查个体中有 17% 的 AS160 等位基因存在 p.Arg684Ter 突变，同时伴随有胰岛素抵抗和血糖升高[12]。AS160 含有一个 GTP 酶激活蛋白（GAP）结构域，其能特异地作用于 G 蛋白 Rab。Rab 是一类能促进囊泡运输的 GTP 结合蛋白，通过与 GDP 结合的失活状态向其活化状态转化来催化膜运输。作为一个负调控因子，AS160 在基础状态下处于去磷酸化状态，能通过 GTP 酶将 GTP 转化成 GDP。这使 Rab 蛋白处于失活状态，从而抑制了 GLUT4 囊泡在细胞内的运输。在胰岛素刺激下，AS160 的五个氨基酸残基 Ser318、Ser570、Ser588、Thr642 和 Ser751 被 AKT2 磷酸化而丧失了 GAP 活性[13]，使Rab 蛋白可以与 GTP 结合，促进 GLUT4 囊泡运输和GLUT4 的膜转位。在基础状态下的脂肪细胞中敲低 AS160 的表达，会使部分 GLUT4 囊泡运输至细胞表面，从而增加了细胞表面的 GLUT4 水平[14]。Rab10 是 AS160 一个重要下游结合 Rab 蛋白。在脂肪细胞中敲低 Rab10 的表达会抑制胰岛素引起的 GLUT4 转位。在敲低 AS160 的同 作者单位：80309 美国，科罗拉多大学博尔德分校分子细胞发育生物学系，Email：haijia@https://www.sodocs.net/doc/8f6836415.html, 收稿日期：2014-08-18

对葡萄糖转运蛋白的讨论

对葡萄糖转运蛋白的讨论 关键词：葡萄糖转运蛋白糖尿病胰岛素释放障碍胰岛素抵抗 葡萄糖转运蛋白是细胞转运葡萄糖的 载体。研究发现，葡萄糖转运蛋白是一个蛋白家族，包括多种蛋白，它们在体内的公布以及与葡萄糖分子的亲合力差异显着。其中GLUT2和GLUT4尤为重要。GLUT2是胰岛B 细胞膜上的转运蛋白，在血糖浓度升高时，促进GLUT2对葡萄糖的转运功能，继而刺激胰岛素释放。GLUT4在脂肪细胞和肌细胞中表达，胰岛素刺激GLUT4在脂肪细胞和肌细胞或表达，胰岛素刺激GLUT4分子转移到细胞膜上，促进葡萄糖分子的转运过程。GLUT2和GLUT4分子的研究对于糖尿病的胰岛素释放障碍和胰岛素抵抗有重要意义。 1GLUT的分类 除了肾和肠道有能量依赖性的钠-葡萄糖协同转运外，其它大多数细胞都有非能量依赖的转运体存在。它们将葡萄糖分子从高

浓度向低浓度载过细胞膜。现已发现至少存在五种这样的转运蛋白，它们对葡萄糖的转运有各自不同的特点，分为GLUT1、GLUT2、GLUT3、GLUT4和GLUT5。 GLUT1分子在人类所有组织中均存在， 它调节葡萄糖摄取。它对葡萄糖分子有很高的亲合力，因此在相对低浓度葡萄糖的状态下也能转运葡萄糖分子。由于这个原因，GLUT1是一种重要的脑血管系统成分，保证 足够血浆葡萄糖分子转运进入中枢神经系统。 与GLUT1不同，GLUT2分子对葡萄糖亲合力极低，似乎仅在血浆葡萄糖水平相对较高时才作为转运体发挥载体功能。例如饭后，胰岛B细胞和肝细胞中起葡萄糖转运功能的分子就是GLUT2。这种生理功能抑制了正常状态或饥饿条件下肝脏对葡萄糖分子的摄 取和胰岛素不正常分泌。OgawaY等人研究发现，对于Ⅱ型、Ⅰ型早期糖尿病人和胰腺移植失败的病人，在血糖浓度升高时，普通B 细胞中GLUT2分子的表达有所下降。因此他们得出结论：对于上述病人，高血糖通过对

对葡萄糖转运蛋白的讨论

关键词：葡萄糖转运蛋白糖尿病胰岛素释放障碍胰岛素抵抗葡萄糖转运蛋白是细胞转运葡萄糖的载体。研究发现，葡萄糖转运蛋白（后简称GLUT）是一个蛋白家族，包括多种蛋白，它们在体内的公布以及与葡萄糖分子的亲合力差异显著。其中GLUT2和GLUT4尤为重要。GLUT2是胰岛B细胞膜上的转运蛋白，在血糖浓度升高时，促进GLUT2对葡萄糖的转运功能，继而刺激胰岛素释放。GLUT4在脂肪细胞和肌细胞中表达，胰岛素刺激GLUT4在脂肪细胞和肌细胞或表达，胰岛素刺激GLUT4分子转移到细胞膜上，促进葡萄糖分子的转运过程。GLUT2和GLUT4分子的研究对于糖尿病的胰岛素释放障碍和胰岛素抵抗有重要意义。1GLUT的分类除了肾和肠道有能量依赖性的钠-葡萄糖协同转运外，其它大多数细胞都有非能量依赖的转运体存在。它们将葡萄糖分子从高浓度向低浓度载过细胞膜。现已发现至少存在五种这样的转运蛋白，它们对葡萄糖的转运有各自不同的特点，分为GLUT1、GLUT2、GLUT3、GLUT4和GLUT5。GLUT1分子在人类所有组织中均存在，它调节葡萄糖摄取。它对葡萄糖分子有很高的亲合力，因此在相对低浓度葡萄糖的状态下也能转运葡萄糖分子。由于这个原因，GLUT1是一种重要的脑血管系统成分，保证足够血浆葡萄糖分子转运进入中枢神经系统。与GLUT1不同，GLUT2分子对葡萄糖亲合力极低，似乎仅在血浆葡萄糖水平相对较高时才作为转运体发挥载体功能。例如饭后，胰岛B细胞和肝细胞中起葡萄糖转运功能的分子就是GLUT2。这种生理功能抑制了正常状态或饥饿条件下肝脏对葡萄糖分子的摄取和胰岛素不正常分泌。OgawaY等人研究发现，对于Ⅱ型、Ⅰ型早期糖尿病人和胰腺移植失败的病人，在血糖浓度升高时，普通B细胞中GLUT2分子的表达有所下降。因此他们得出结论：对于上述病人，高血糖通过对GLUT2的下调作用减少葡萄糖诱导的胰岛分泌，加重病情。虽然，GLUT2分子是葡萄糖刺激胰岛素分泌的一个关键因子，但其他环节如糖激酶异常，ADP-核糖生成障碍等均与胰岛素分泌障碍有关，因此上述实验只能说明GLUT2分子在胰岛B细胞的葡萄糖转运中起着重要作用，其它结论还有待研究。GLUT3分子在所有组织中均已发现，主要作为神经元表面的葡萄糖转运体，它对葡萄糖分子也有高亲合性，负责将葡萄糖从脑脊液转运至神经元细胞。GLUT4主要存在于骨骼肌、脂肪细胞的胞浆中，一般情况下，不能起转运葡萄糖的作用，仅在胰岛素的信号刺激下，才能通过易位作用转运到细胞膜上，促进饭后葡萄进入上述组织中储存起来。GLUT5在人类小肠刷状缘上表达，主要作为果糖转运体，在肝脏也高度表达。2GLUT4分子是研究的一个热点糖尿病的发病机制归纳而言无外乎两个方面，一是胰岛素分泌不足，二是胰岛素抵抗。胰岛素抵抗的结果，血浆中胰岛素水平虽高，但血糖浓度还是比正常情况高。葡萄糖转运机制障碍是胰岛素抵抗的一个重要方面，也是现今研究的一个热点。在骨骼肌和脂肪细胞，胰岛素刺激葡萄糖转运过程如下：首先胰岛素与细胞膜上的受体结合，然后通过至今仍不明确的信号传递过程使含有GLUT4分子的囊泡从胞内池移动到细胞膜，然后与膜融合，将GLUT4分子固定在细胞膜上，从而发挥转运葡萄糖等C1-C3位置有相同结构的其它糖分子（如L-阿拉伯糖、D-木糖、半乳糖）的作用。 [!--empirenews.page--] 胰岛素抵抗虽然包括GLUT4转运活性的下降，但这种缺陷是否是GLUT4分子数量不足引起的呢？GarveywT等人研究证实，无论是在糖尿病人还是非糖尿病患者，只要存在胰岛素抵抗，GLUT4的数量并无明显减少，但GLUT4的易位作用发生了障碍，它们在高密度膜区异常积累，但不能转移到细胞膜上。这种现象在骨骼肌细胞和脂肪细胞中均已被发现。所以胰岛素抵抗的机制之一可能是GLUT4分子易位障碍，而不是合成、释放不足。既然GLUT4分子在葡萄糖转运过程中如此重要，它是如何发挥作用的呢？GLUT4分子镶嵌在细胞膜的脂质分子双层中，通过构象改变将葡萄糖分子运进细胞内，而不是借助蛋白本身的运动。即所谓的“ping pong”机制。这种构象改变可能与GLUT4分子的磷酸化、去磷酸化有关。JE-Reusch等人在脂肪细胞培养液中加入PTH，发现GLUT4磷酸化程度明显增加，而胰岛素刺激的去磷酸化作用显著降低。同时，PTH对GLUT4分子在细胞内分布没有影响。磷酸化的GLUT4分子在内在活性明显降低，可能与其构象改变障碍有

葡萄糖转运载体测定方法

一.刷状缘膜囊的制备：（方法参照Kessler(1978),Shirazi-Beechey(1991)和Bauer （2001b）修正） 所有操作过程需在冰上或者4℃下进行。将冷冻样品进行称重，并在冷烧杯中用缓冲剂（100mM 甘露醇，2mM HEPES/Tris 缓冲剂，pH7.1）解冻。解冻后，在冷的有盖培养皿中用剪刀和镊子将组织样剪为1cm小块，将小块组织样重放入冷烧杯，然后将组织块悬液振动2次(设定为No.80)，每次一分钟。用布氏漏斗过滤振动后溶液，溶液转入250mL量筒，记录滤液体积后转移至400mL烧杯中。将烧杯放置冰上，搅拌溶液。制作多个平行样以备进一步分析，这些处理后样品为匀浆液。已知浓度的氯化镁溶液加入到匀浆液中以达到10mM的终浓度，温和搅拌溶液20分钟，然后进行两种离心：5min，3000*g；30min，30000*g。利用20-G型检测针对剩余的颗粒进行再悬浮，缓冲液为100mM甘露醇+20mM HEPES/Tris，pH7.5。悬浮颗粒在组织研磨机（Potter-Elvehjam; Teflon/glass）中均匀搅拌十次后在30000*g离心30min。最终颗粒用23-G型检测针在500μL缓冲液中（300mM甘露醇，0.1mM硫酸镁，20mM HEPES/Tris，pH7.5）再次悬浮。悬浮颗粒（囊泡）由反复流过27-G型检测针10次的溶液制备均匀，避免出现气泡。将试样等分入冷冻管后-80℃保存。 二.检测 利用BSA(牛血清白蛋白)作为匀浆蛋白浓度和囊泡浓度的标准。麦芽糖酶是刷状缘膜富集度的标记酶，Truner 和Moran（1982）的方法测定麦芽糖酶活，使用25mM磷酸盐缓冲液（pH6.3）和30mM麦芽糖。释放的葡萄糖通过COBAS FaraⅡ（全自动生化仪）（Roche，Montclair，NJ）测定麦芽糖酶活表达为μmol product/min*mg of protein。囊泡中麦芽糖酶活的富集（enrichment）表示为囊泡麦芽糖酶活/匀浆麦芽糖酶活。 37℃下将5μL（50μg of protein）的小囊泡置于预热的微量离心管中，预热的培养基中包含100mM硫氰酸钠或硫氰酸钾、99.8mM甘露醇、20mM HEPES/Tris （pH7.5），再加入200μM葡萄糖（1.0μCi【U-14C】-D-glucose）。加入1mL冰冻终止溶液（150mL氯化钠，250μM根皮苷）3s后葡萄糖吸收被终止。移取0.9mL上述溶液，迅速通过0.45μm圆形纤维素薄膜。整个薄膜用终止溶液（5*1mL）清洗。将薄膜置于20mL 闪烁计数瓶中，瓶中加入12mL scintillation cocktail（Scintisafe Plus 50%LSC Cocktail）。样品通过Quantasmart软件用于放射性测定（闪仪Tri-Carb 2900TR/SL）。在Na+和K+存在的前提下，葡萄糖吸收的测定重复五次。钠依赖性葡萄糖的吸收通过硫氰酸钠孵化值减去硫氰酸钾孵化值得到。 三.免疫印迹

葡萄糖转运蛋白

2014年5月18日，清华大学医学院教授颜宁研究组在Nature在线发表了题为“Crystal structure of the human glucose transporter GLUT1”的研究论文，在世界上首次报道了人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构，初步揭示其工作机制以及相关疾病的致病机理。 葡萄糖（D-glucose）是地球上包括从细菌到人类各种生物已知最重要、最基本的能量来源。葡萄糖代谢的第一步就是进入细胞：亲水的葡萄糖不能自由穿透疏水的细胞膜，其进出细胞需要通过镶嵌于细胞膜上的葡萄糖转运蛋白完成。其中一类属于主要协同转运蛋白超家族（Major Facilitator Superfamily，简称MFS）的转运蛋白是大脑、神经系统、肌肉、红细胞等组织器官中最重要的葡萄糖转运蛋白（glucose transporters，简称GLUTs）。在人体的14个GLUTs中， GLUT1、2、3、4这四种蛋白生理功能最重要，研究最广泛，其中GLUT1因发现最早而得名。 GLUT1几乎存在于人体每一个细胞中，是红细胞和血脑屏障等上皮细胞的主要葡萄糖转运蛋白，对于维持血糖浓度的稳定和大脑供能起关键作用。在已知的人类遗传疾病中，导致GLUT1功能异常的突变会影响葡萄糖的正常吸收，导致大脑萎缩、智力低下、发育迟缓、癫痫等一系列疾病。另一方面，当发生癌变时，葡萄糖是肿瘤细胞最主要的能量来源，但是肿瘤细胞由于缺乏氧气供应而只能对葡萄糖进行无氧代谢，同质量葡萄糖所提供的能量不到正常细胞的10%，因而对葡萄糖的需求剧增，在很多种类的肿瘤细胞中都观察到GLUT1的超量表达，以大量摄入葡萄糖维持肿瘤细胞的生长扩增，这使得GLUT1的表达量可能作为检测癌变的一个指标。 自从获得了大量生理、病理、细胞、生化信息之后，获取GLUT1的三维结构就变成了该领域最期待的下一个突破。颜宁研究组在2012年首次解析了GLUTs的大肠杆菌同源蛋白XylE与葡萄糖结合的高分辨率晶体结构，并利用同源建模预测了GLUT1-4的三维结构；时至今日，人源GLUT1蛋白的晶体结构的捕获为理解这个具有历史研究意义的转运蛋白掀开了新的一章。 利用上海光源生物大分子晶体学线站（BL17U1）颜宁研究组最终解析了GLUT1的三维晶体结构。GLUT1呈现经典的MFS家族折叠方式——12个跨膜螺旋组成N端和C端两个结构域。两个结构域之间的腔孔朝向胞内区，即该结构呈现向内开放构象。而在结晶中用到的去污剂头部恰好是葡萄糖苷，其结合位点与此前XylE中观测到的葡萄糖结合位点基本重合，证实了MFS家族具有单一结合位点。有趣的是，GLUT1在胞内可溶区还具有一个由4个α螺旋组成的结构域（简称ICH），这一序列只在MFS中的糖转运蛋白亚家族中（Sugar Porter subfamily）观察到，因此ICH是属于该家族蛋白的特有结构特征。 利用GLUT1的晶体结构可以精确地定位与疾病相关的突变氨基酸，揭示其致病机理。分析显示，三十余个突变氨基酸基本集中于三个区域：底物结合区域、胞外门控区、胞内门控区，它们的突变或者影响了底物识别，或者影响转运蛋白的构象变化。晶体结构使得理解这些致病突变的机理一目了然。与之前获得的向胞外半开口的XylE晶体结构比较揭示出

葡萄糖转运体

葡萄糖转运体资料 1、葡萄糖转运体是什么？ 功能营养品（食品），主要成分是葡萄糖转运体。 【葡萄糖转运体是一类镶嵌在细胞膜上转运葡萄糖的载体蛋白质，它广泛分布于体内各种组织。根据转运葡萄糖的方式分为两类:一类是钠依赖的葡萄糖转运体(SGLT)，以主动方式逆浓度梯度转运葡萄糖；另一类为易化扩散的葡萄糖转运体(GLUT)，以易化扩散的方式顺浓度梯度转运葡萄糖，其转运过程不消耗能量。研究发现GLUT的分布及质量与DM糖尿病的发生发展具有极为密切的关系。细胞的糖代谢取决于细胞对葡萄糖的摄取，葡萄糖无法自由通过细胞膜脂质双层结构进入细胞，细胞对葡萄糖的摄入需要借助细胞膜上的葡萄糖转运体(glucose transporter ，GLUT)来完成。GLUT结构具有以下共同特点：①具有12个跨膜螺旋环；②螺旋环上存在7个保守氨基酸残基；③胞膜内面存在几个酸性和碱性氨基酸残基；④具有两个保守的色氨酸残基；⑤具有两个保守的酪氨酸残基。它们是一组有着高度结构同源性的糖蛋白分子，所有的GLUT都具有12个跨膜节段的结构特征，均含有两个较大的环形结构，其中一个定位于第一、第二跨膜节段的细胞外区域，另一个定位于第六、第七跨膜节段的细胞内区域。其氨基末端及羧基末端均位于细胞膜的胞浆面。】 2、葡萄糖转运体有什么作用？ 帮助人体“转运血糖，转化能量” 【葡萄糖转运体能有效的营养并修复受损的β细胞，使其分泌出高质量，足够数量的胰岛素，从而使其血糖达到正常，同时还能在人体内完成绝大部分的能量转化，让一些合并症得以相应的逆转和消失。】 3、葡萄糖转运体与糖尿病的关系 自1921年，班廷发现胰岛素，人类一直将糖尿病治疗聚集于胰岛素，然而，美国制药有限公司首席医学专家约翰·朗霍斯特博士通过长达30年的研究发现：对于糖尿病的治疗，葡萄糖转运体的地位甚至比胰岛素还要高。 胰岛素的唯一作用就是降低血糖，健康人只有在进食的时候才会分泌胰岛素，其他绝大多数时间内胰岛β细胞

人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构(中文翻译)

人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构 摘要： 葡萄糖转运蛋白GLUT1主要促进葡萄糖扩散进入红细胞，并负责葡萄糖供应到大脑和其他器官。不正常的基因突变可能导致GLUT1缺陷综合症，其中GLUT1的过度表达是癌症的预示指标。尽管经过几十年的调查， GLUT1的结构尚不清楚。在这里，我们报告的人GLUT1的晶体结构在3.2 ?分辨率的状态。一种被捕获的具有典型的向内折叠构象的全长蛋白。这种结构可以实现对精确映射和疾病相关的基因突变中GLUT1的潜在机理的解释。这些突变基因结构提供了一个洞察GLUT1和糖搬运工亚家族的其他成员的交流访问机制的途径。在单向转运GLUT1与质子耦合木糖转运体XylE的结构比较中，可以检验被动推动者和积极转运的转运机制。 GLUT1 由SLC2A1编码，介导的细胞将基底水平葡萄糖的摄取到许多组织中。特别是，它负责通过促进葡萄糖的扩散，使成红细胞常数摄取保持在约5毫米的血液浓度。GLUT1在血液组织屏障的内皮细胞内具有使葡萄糖供应到大脑和其他器官中的核心作用。 GLUT1的失活突变，将导致血糖运输活动受损，而这是与疾病相关联的缺乏能源供应到大脑不足相关联的。 GLUT1缺陷综合征（又称德活体综合征）的特点是症状包括早发性癫痫，小头畸形和发育迟缓的频谱。癌细胞需要增强葡萄糖的供应，部分是通过无氧糖酵解（ Warburg效应）的效率较低的能源产生。确定GLUT1的水平将作为肿瘤预后的重要指标。因为它的基本生理和病理意义，GLUT1一直是功能研究及结构测定的重点。 GLUT1属于MFS ，其中规模最大最普遍存在的二次转运蛋白超家族之一的糖搬运工亚科。 MFS转运共享一个保守的核心，其包括由两个离散地折叠的结构，即在氨基和羧基末端结构域12个跨膜片段。在每个领域，连续六次跨膜段折叠成一对“3+3 ”反向重复的片段。已知的的实验证据表明，三螺旋束可以表示其基本结构和功能单位。所有MFS转运蛋白被认为是利用交流访问机制，其中由底物结合位点是从两侧通过转运蛋白的构象变化交替访问OFTHE膜运输衬底。 细菌GLUT1同系物，在D -木糖的结构：从大肠杆菌和葡萄糖H+转运体XylE （参28 ，29 ）或从表皮葡萄球菌获得的H+转运体GLCP（参见30 ）已有报道。值得注意的是， XylE的结构约束着GLUT1 （参见28 ）以托德 - 木糖ORD -葡萄糖启用同源性为基础的建模。然而，无论XylE和GLCP都是作为GLUT1一个催化葡萄糖向下穿过膜的浓度梯度单向转运质子驱动转运体。人类GLUT1的原子结构对理解它的运输和疾病机制至关重要。 GLUT1的结构测定

葡萄糖转运体

葡萄糖转运体 葡萄糖转运体是一类镶嵌在细胞膜上转运葡萄糖的载体蛋白质，它广泛分布于体内各种组织。根据转运葡萄糖的方式分为两类:一类是钠依赖的葡萄糖转运体(SGLT)，以主动方式逆浓度梯度转运葡萄糖；另一类为易化扩散的葡萄糖转运体(GLUT)，以易化扩散的方式顺浓度梯度转运葡萄糖，其转运过程不消耗能量。研究发现GLUT的分布及质量与DM糖尿病的发生发展具有极为密切的关系。细胞的糖代谢取决于细胞对葡萄糖的摄取，葡萄糖无法自由通过细胞膜脂质双层结构进入细胞，细胞对葡萄糖的摄入需要借助细胞膜上的葡萄糖转运体(glucose transporter ，GLUT)来完成。GLUT结构具有以下共同特点：①具有12个跨膜螺旋环；②螺旋环上存在7个保守氨基酸残基；③胞膜内面存在几个酸性和碱性氨基酸残基；④具有两个保守的色氨酸残基；⑤具有两个保守的酪氨酸残基。它们是一组有着高度结构同源性的糖蛋白分子，所有的GLUT都具有12个跨膜节段的结构特征，均含有两个较大的环形结构，其中一个定位于第一、第二跨膜节段的细胞外区域，另一个定位于第六、第七跨膜节段的细胞内区域。其氨基末端及羧基末端均位于细胞膜的胞浆面。 葡萄糖转运体与糖尿病 自1921年，班廷发现胰岛素，人类一直将糖尿病治疗聚集于胰岛素，然而，美国制药有限公司首席医学专家约翰·朗霍斯特博士通过长达30年的研究发现：对于糖尿病的治疗，葡萄糖转运体的地位甚至比胰岛素还要高。 胰岛素的唯一作用就是降低血糖，健康人只有在进食的时候才会分泌胰岛素，其他绝大多数时间内胰岛β细胞并不分泌胰岛素，大量临床和事实证明，如果，胰岛素分泌过多，不仅会导致低血糖，甚至足以置人于死地。 可见，胰岛素只能起到降低血糖作用，根本无法起到平衡血糖浓度的作用！ 人体在正常状态下，调节并控制着葡萄糖代谢的平衡的是葡萄糖转运体！ 葡萄糖的代谢取决于细胞对葡萄糖的摄取，然而，葡萄糖无法自由通过细胞膜脂质双层结构进入细胞，细胞对葡萄糖的摄入需要借助细胞膜上的葡萄糖转运蛋白（glucose transporters）简称葡萄糖转运体（GLUT）转运功能才能得以实现。 葡萄糖转运体存在于身体各个组织细胞中，24小时不间断从高浓度像低浓度转运葡萄糖的，用以控制人体葡萄糖代谢的平衡，而且在转运过程并不消耗能量，如果说胰岛素是机动部队，哪里有问题去哪里，葡萄糖转运体就是无私奉献的常驻部队，不到生命终结或任务结束的一刻，葡萄糖转运体就会不停的工作，最为值得称道的是，无论葡萄糖转运体的数量如何增加，都只会使血糖在细胞和组织间保持相对的血糖平衡，而不会出现血糖突然降低危及健康的现象。 也因此，医学界得出结论，身体葡萄糖代谢的真正主宰，是葡萄糖转运体，而不是胰岛素，调节身体糖代谢，必须从葡萄糖转运体入手。 不仅如此，人体所有细胞均需葡萄糖的营养供给，合成胰岛素的β细胞也不例外，特别是胰岛素的生成过程，需要大量营养供给，也就是只有葡

对葡萄糖转运蛋白的讨论(一)

对葡萄糖转运蛋白的讨论(一) 关键词：葡萄糖转运蛋白糖尿病胰岛素释放障碍胰岛素抵抗葡萄糖转运蛋白是细胞转运葡萄糖的载体。研究发现，葡萄糖转运蛋白（后简称GLUT）是一个蛋白家族，包括多种蛋白，它们在体内的公布以及与葡萄糖分子的亲合力差异显著。其中GLUT2和GLUT4尤为重要。GLUT2是胰岛B细胞膜上的转运蛋白，在血糖浓度升高时，促进GLUT2对葡萄糖的转运功能，继而刺激胰岛素释放。GLUT4在脂肪细胞和肌细胞中表达，胰岛素刺激GLUT4在脂肪细胞和肌细胞或表达，胰岛素刺激GLUT4分子转移到细胞膜上，促进葡萄糖分子的转运过程。GLUT2和GLUT4分子的研究对于糖尿病的胰岛素释放障碍和胰岛素抵抗有重要意义。 1GLUT的分类 除了肾和肠道有能量依赖性的钠-葡萄糖协同转运外，其它大多数细胞都有非能量依赖的转运体存在。它们将葡萄糖分子从高浓度向低浓度载过细胞膜。现已发现至少存在五种这样的转运蛋白，它们对葡萄糖的转运有各自不同的特点，分为GLUT1、GLUT2、GLUT3、GLUT4和GLUT5。GLUT1分子在人类所有组织中均存在，它调节葡萄糖摄取。它对葡萄糖分子有很高的亲合力，因此在相对低浓度葡萄糖的状态下也能转运葡萄糖分子。由于这个原因，GLUT1是一种重要的脑血管系统成分，保证足够血浆葡萄糖分子转运进入中枢神经系统。 与GLUT1不同，GLUT2分子对葡萄糖亲合力极低，似乎仅在血浆葡萄

糖水平相对较高时才作为转运体发挥载体功能。例如饭后，胰岛B细胞和肝细胞中起葡萄糖转运功能的分子就是GLUT2。这种生理功能抑制了正常状态或饥饿条件下肝脏对葡萄糖分子的摄取和胰岛素不正常分泌。OgawaY等人研究发现，对于Ⅱ型、Ⅰ型早期糖尿病人和胰腺移植失败的病人，在血糖浓度升高时，普通B细胞中GLUT2分子的表达有所下降。因此他们得出结论：对于上述病人，高血糖通过对GLUT2的下调作用减少葡萄糖诱导的胰岛分泌，加重病情。虽然，GLUT2分子是葡萄糖刺激胰岛素分泌的一个关键因子，但其他环节如糖激酶异常，ADP-核糖生成障碍等均与胰岛素分泌障碍有关，因此上述实验只能说明GLUT2分子在胰岛B细胞的葡萄糖转运中起着重要作用，其它结论还有待研究。 GLUT3分子在所有组织中均已发现，主要作为神经元表面的葡萄糖转运体，它对葡萄糖分子也有高亲合性，负责将葡萄糖从脑脊液转运至神经元细胞。 GLUT4主要存在于骨骼肌、脂肪细胞的胞浆中，一般情况下，不能起转运葡萄糖的作用，仅在胰岛素的信号刺激下，才能通过易位作用转运到细胞膜上，促进饭后葡萄进入上述组织中储存起来。 GLUT5在人类小肠刷状缘上表达，主要作为果糖转运体，在肝脏也高度表达。 2GLUT4分子是研究的一个热点 糖尿病的发病机制归纳而言无外乎两个方面，一是胰岛素分泌不足，

细胞的跨膜运输方式

物质跨膜运输 一、结构基础：细胞膜的选择透过性 二、跨膜运输的实例：细胞的吸水和失水 原理：渗透作用。该作用必须具备两个条件： （1）具有半透膜；（2）膜两侧溶液存在浓度差。 渗透系统的组成：完整的渗透系统，由两个溶液体系（A和B）以及两者之间的半 透膜组成。当容易浓度A＞B时，水分通过半透膜从B流向A, 当容易浓度A＜B时， 水分通过半透膜从A流向B，当溶液浓度A=B时，渗透体系处于动态平衡状态。 易混易错： （1）发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子达到动态平衡，既不可看作没有 水分子移动也不可看做两侧溶液浓度相等。 （2）溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度； 1、动物细胞的吸水和失水：（以红细胞为例，动物细胞的细胞膜相当于半透膜） ①当细胞质浓度大于外界溶液浓度时，细胞质渗透压高于外界渗透压，细胞吸水膨 胀 ②当细胞质浓度等于外界溶液浓度时，细胞质渗透压等于外界渗透压，水分子进出 细胞处于动态平衡。 ③当细胞质浓度小于外界溶液浓度时，细胞质渗透压低于外界渗透压，细胞失水皱 缩 植物细胞的吸水和失水： 结构基础： （1）细胞液：成熟植物细胞的中央大液泡占据了细胞的大部分空间，将细胞质挤成一薄层，因此细胞内的液体环境主要指液泡的细胞液。 （2）原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质称为原生质层。相当于半透膜，具有选择透过性 （3）细胞壁的特性：全透性，伸缩性小 植物细胞的质壁分离和复原现象 ①当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象 ②当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。

注意：如果质壁分离的细胞死亡，则不会发生质壁分离的复原。 实验探究： 材料选取：紫色洋葱鳞片叶（含有颜色为佳，也可选水绵细胞） 实验结果：质壁分离前，细胞呈现紫色，原生质层紧贴细胞壁；当加入蔗糖溶液后，液泡由大变小，颜色由浅变深，原生质层与细胞壁分离；对质壁分离的细胞加入清水后，液泡由小变大，颜色由深变浅，原生质层恢复原状。 思考：不含中央大液泡的植物细胞（如根尖分生区细胞、种子的胚细胞）能发生质壁分离的现象吗？ 不能，因为不含大液泡的植物细胞不会失去较多的水，因此不会发生质壁分离的现象 细胞对无机盐离子的吸收实例： 1、水稻吸收SiO 44-多，吸收Ca2+和Mg2+少，番茄吸收Ca2+和Mg2+较多，吸收SiO 4 4-较少， 说明不同植物对不同的无机盐离子吸收表现出较大的差异。 2、人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显高于血液中碘的含量。 3、不同微生物对无机盐离子吸收表现出很大的差异。 物质跨膜运输的特点： 1、物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。 2、细胞对于物质的输入和输出有选择透过性。

葡萄糖与氨基酸的跨膜转运机制

葡萄糖与氨基酸的跨膜转运机制 物质的跨膜运输是高考的一个高频考点，统计发现：近5年在新课标全国卷中出现的频率为0.8，刚好最近正在指导学生的“物质跨膜方式”的相关复习，感觉学生对这方面的理解没有一个很好的逻辑，判断跨膜输运方式纯粹靠背诵记忆，非常机械，不能站在生命系统的范围去理解，缺乏生命观念和科学思维。为了让学生在复习后对跨膜运输有个清晰的认识和理解，彻底突破瓶颈，备课时我特意查阅了一些知网上的文献。先说一下我的总体思路： 生物膜的成分——生物膜的结构（流动镶嵌模型）——物质的跨膜运输。 一、举例分析： ①氧气、二氧化碳、氮气、水、乙醇（共性：比磷脂分子的缝隙小，自由穿过） ②苯、甘油（共性：脂溶性，与磷脂互溶，也自由穿过） ③氨基酸、葡萄糖、核苷酸（较大（比缝隙大）：需借助蛋白质） ④钠离子、钾离子（离子很小，但溶液中水合离子较大（比缝隙大）：需借助蛋白质） ⑤大分子物质（大过膜蛋白：需借助囊泡） 二、归纳： 1.很小的分子和脂溶性物质：自由扩散。比如①② 2.不大不小的：借助蛋白质（载体蛋白和通道蛋白），比如③④ 3.很大很大的：借助囊泡（胞吞和胞吐），比如⑤ 提示：水分子跨膜运输的方式：自由扩散和水通道蛋白介导的协助扩散（做题时，如题干没有信息提示，一般认为水分子跨膜运输的方式是自由扩散）。 三、摆事实（资料） 小肠上皮细胞靠近肠腔一端的细胞膜呈“刷”状，这大大增加了细胞膜的表面积，有人经过计算，发现小肠的吸收面积如果全部展开，足有400平方米之大。这么大的吸收面积，足以导致食物分解后在局部形成的葡萄糖浓度比小肠上皮细胞中的要低。还有肾小管上皮细胞对葡萄糖的重吸收也是如此。（方式：主动运输） 由于主动运输的原因，小肠上皮细胞的葡萄糖浓度明显大于组织液中的葡萄糖浓

物质的跨膜运输方式教案(详案)

第3节物质的跨膜运输方式 一、,教材分析 1、教材的地位和作用 《物质跨膜运输的方式》是人教版必修一第四章第三节的内容,本模块第3章已经介绍了细胞膜的化学组成和细胞膜结构以及大致的功能,本节着重介绍细胞膜控制物质进出这一重要功能,包括小分子或离子进出细胞的方式和大分子物质进出细胞的方式。通过对几种跨膜运输方式的探究,，培养学生对图表数据的解读能力,即信息解读和知识迁移转化的能力及运用建模思想构建生物学数学模型的能力。.这部分内容和前面所学的"分泌蛋白的合成和运输"有关联的地方,同时又是对生物膜具有流动性和选择透过性的一个很好的佐证.对学生理解细胞是基本的生命系统有着重要的意义。 2、对课程标准的理解 （1）课程标准：说出物质进出细胞的方式；进行图表数据解读。 （2）我的理解：物质进出细胞的方式包括三种跨膜运输和胞吞胞吐方式，这与细胞膜系统的结构和功能密切相关。要求学生能够举例说明并描述这些运输方式的基本特征，并且与之前所学知识融会贯通。同时训练学生解读图表数据的能力，学会分析资料及数据并得出相关结论。 3、教学目标 根据新课程标准的要求和教材的具体内容,根据学生的实际情况,拟定了下列教学目标: (1)知识与技能目标 a、能举例说出物质跨膜运输方式的类型及特点。 b、通过对教材的阅读和探究,说明被动运输与主动运输方式的异同点。 c、阐述主动运输对细胞生活的意义。. d、能正确解读柱形图。 (2)能力目标 a、通过学生对教材的阅读、思考，总结归纳出三种运输方式的特点，培养学生获取信息的能力。 b、通过学生对物质进出细胞的几种方式的探究和对比，培养学生探究能力和对比归纳能力。

人源葡萄糖转运蛋白GLUT的晶体结构解读

葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构 宏观评述 一、背景介绍： 葡萄糖（D-glucose）是地球上包括从细菌到人类各种生物已知最重要、最基本的能量来源，也是人脑和神经系统最主要的供能物质；大脑平均每天消耗约120克葡萄糖，占人体葡萄糖总消耗量的一半以上。葡萄糖代谢的第一步就是进入细胞：亲水的葡萄糖作为一种有机大分子不能自由穿透疏水的脂质双层结构细胞膜进入细胞，其进出细胞需要通过镶嵌于细胞膜上的葡萄糖转运蛋白（glucose transporters）简称葡萄糖转运体（GLUT）转运功能才能得以实现。其中一类属于主要协同转运蛋白超家族（Major Facilitator Superfamily，简称MFS）的转运蛋白是大脑、神经系统、肌肉、红细胞等组织器官中最重要的葡萄糖转运蛋白（glucose transporters，简称GLUTs）。在人体的14个GLUTs中，GLUT1、2、3、4这四种蛋白生理功能最重要，研究最广泛，GLUT1几乎存在于人体每一个细胞中，是红细胞和血脑屏障等上 皮细胞的主要葡萄糖转运蛋白，对于维持血糖浓度的稳定和大脑供能起关键作用。在已知的人类遗传疾病中，G L U T 1 功能完全缺失将致死，功能部分缺失会使细胞对葡萄糖吸收不足而导致大脑萎缩、智力低下、发育迟缓、癫痫等一系列疾病（GLUT1 Deficiency syndrome,又称De Vivo syndrome）同时也会因葡萄糖不能及时为人体利用消耗而导致血糖浓度的异常升高。另一方面，当发生癌变时，葡萄糖是肿瘤细胞最主要的能量来源，但是肿瘤细胞由于缺乏氧气供应而只能对

葡萄糖进行无氧代谢，同质量葡萄糖所提供的能量不到正常细胞的10%，因而对葡萄糖的需求剧增（这是被称为Warburg Effect的肿瘤 细胞代谢现象），在很多种类的肿瘤细胞中都观察到GLUT1的超量表达，以大量摄入葡萄糖维持肿瘤细胞的生长扩增，这使得GLUT1的表达量 可能作为检测癌变的一个指标。GLUT1–4是一种类胰岛素敏感型葡萄糖运输载体，它与2型糖尿病密切相关，细胞中GLUT1–4表达的减少 以及其转位的障碍都是引发糖尿病的重要因素。 二、研究介绍： 他们首先获得了GLUT1-4在大肠杆菌中的同源蛋白，XylE的结构。XylE在肠杆菌中负责将D-木糖以质子依赖的方式同向转运进入细胞。它与人的GLUT1-4蛋白有着高达50%的序列相似性，进化上高度保守。细菌GLUT1–4同源物XylE分别与D-木糖、D-葡萄糖和6-溴-6-脱氧-d-葡萄糖构成的三种复合物的晶体结构，分辨率分别为2.8、2.9 和2.6埃。其三维晶体结构中包含一个典型的由12个跨膜片段和一个独特的四螺旋结构域构成的主要协同转运蛋白超家族(Major Facilitator Superfamily，MFS)折叠。XylE被捕获在一个面向外（outward-facing）、部分闭合的构象中。 XylE蛋白的三维晶体结构呈现出典型的MFS家族折叠方式——由12个跨膜螺旋组成N端和C端两个以假两次轴对称的结构域。与已知结构的MFS超家族其它成员不同，XylE呈现出一种向细胞外侧开放、部分封闭的全新构象，并且具有一个独特的由4个α螺旋组成的胞内结构域。颜宁研究组获得了XylE与底物D-木糖，抑制剂D-葡萄糖，

葡萄糖转运蛋白

人类不同肿瘤和癌细胞系中已发现5种葡萄糖转运子亚型，Glut-1是惟一的几乎存在于所有癌细胞系中的亚型，并已发现在许多人类肿瘤中均有高表达，与肿瘤最为密切相关。Glut-1的过度表达是恶性细胞在生长转化过程中对其所处的特殊生理微环境的反应。Chung JK，Lee YJ，Kim C，el a1．Mechanisms related to[ F]fluoro de-oxyglucose uptake of human colon cancers transplanted in nude mice[J]．J Nucl Med，1999，40：339． Glut-1过度表达可转运更多的葡萄糖以满足恶性细胞高代谢率和快速生长的需要。体内外的实验表明，Glut-1对18F-FDG的吸收起主要作用。 Brown RS，Leung JY，Kison PV，et a1．Glucose transporters andFDG up-take in untreated primary hmnan non-small cell lung cancer. J Nucl Med，1999，40 ：556一． 葡萄糖转运蛋白1(glucose transporter 1，GLUT-1)是一种组织细胞进行跨膜转运葡萄糖的重要载体，在哺乳动物胚胎和成熟组织中低水平表达，但在缺氧及缺血的恶性肿瘤细胞中表达显著增高，且与肿瘤进展、患者预后有着一定关系。 研究发现，不同部位GLUT-1的表达程度与肿瘤的关系存在着一定的差异，例如：在食管癌中，GLUT-1表达的高低和肿瘤细胞的浸润程度、淋巴结转移以及病理分级都有着一定相关性；在肺癌中，GLUT-1表达与其分期有关，越是晚期的肿瘤相应的GLUT-1表达阳性率越高；在眼鳞状细胞癌细胞中，GLUT-1表达强弱与肿瘤的等级及细胞的增殖呈正相关¨；在胰腺导管腺癌中，通过GLUT-1的检测能为其早期判断肿瘤的恶性程度、生存率高低提供重要信息J。Parente 等对黑素瘤及黑素病变中GLUT-1的检测来早期鉴别良恶性，有效解决黑素瘤早期常被忽略的问题；同样在骨与软组织肉瘤中的GLUT-1也成呈现高表达，并且高表达的程度与患者的总存活率呈正相关；在胃部肿瘤中，GLUT-1表达强弱与其侵袭性和患者预后有直接的关系。 在众多癌基因中，一部分抑癌基因可降低GLUT-1活性，抑制其表达。如3可以降低GLUT-1表达。而癌基因如Ras，Psrc强表达可以提高或者促进GLUT-1表达活性，提高葡萄糖转运。Schwartzenberg-Bar-Yaseph F，Armoni M，Karnieli E．The tumor suppressor p53 down regulates glucose transpo~em GLUT-1 and GLUT-4 gene expression[J]．Cancer Res，2004，64(7)：2627-2633． Tateishi等通过对骨与软组织中GLUT-1的含量检测及FDG-PET的检查，发现随肿瘤恶性的程度的增加，GLUT一1的含量也相应增加，FDG-PET的检查的阳性率也随之增加。Manede等在肺癌中、kagp等在淋巴瘤中也有同样的发现。 [31]Tateishi U，Yamaguchi U，Seki K，Teranchi T，Arai Y，Hasegawa T．Glut-1 expression and enhanced glucose metabolism ape assoc iated with tumour grade in bone and soft tissue sarcomas：a pmspec-tire evaluation by F-fluorodeoxyglucose positron emission tomo．graphy[J]．Eur J Nucl Med Mol Imaging，2006，33(6)：683．691． [32]Mamede M，Higashi T，Kitaichi M，Ishizu K，Ishimori T，Nakamoto Y，et a1．F-FDG uptake and PCNA，GLUT-1，and hexoki-Base-II expressions in