Ny studie avslöjar en “övergångstillstånd”-mekanism för sockertransport in i celler
Forskare vid Institutionen för biokemi och biofysik, verksamma vid SciLifeLab, Stockholm, och Kemikum, Stockholms universitet visar hur glukostransportörer uppnår specificitet och överbryggar en långvarig klyfta mellan struktur och funktion inom membranbiologin. Studien är publicerad i Nature Structural & Molecular Biology.
Utan glukos är “kullen” för hög att passera, och proteinet kan därför inte lätt byta sin konformation vänster–höger längs den streckade linjen, det blir rött stoppljus. Precis som i enzymer har glukos högst affinitet för det intermediära övergångstillståndet i gult, och bindningen av glukosmolekylen i rött, sänker energibarriären för att katalysera sockertransporten – det blir istället grönt ljus för proteinet att transportera glukos genom att förändras längs den enklare vägen, följandes den svarta linjen. Bild: Claudia Alleva/Stockholms universitet
Forskare vid Institutionen för biokemi och biofysik, verksamma vid SciLifeLab, Stockholm, och Kemikum, Stockholms universitet, har upptäckt en hitintills saknad och avgörande länk för hur sockertransportörer flyttar näringsämnen in i celler.
- Vår studie visar att dessa transportproteiner utnyttjar ett tidigare inte beskrivet intermediärt tillstånd, vilket fungerar ungefär som ‘övergångstillståndet’ i enzymkatalys. Detta är en upptäckt som omformar vår förståelse för en av biologins mest grundläggande processer, säger David Drew, professor i biokemi vid Institutionen för Biokemi och Biofysik, Stockholms universitet.
Från mögel till däggdjur är glukos en primär energikälla för liv. För att kunna användas av cellerna måste glukos först ta sig in i cellen genom att passera genom cellens membran via specialiserade proteiner, som kallas GLUT-transportörer. Även om dessa proteiner länge har fungerat som skolboksexempel för tillämpningar av enzymliknande kinetik på membrantransport, har forskare haft svårt att förena strukturella ögonblicksbilder av dessa transportörer med hur de faktiskt fungerar i realtid.
Den nya forskningen tar sig an denna utmaningen genom att kombinera avancerad spektroskopi, proteinteknik och molekylära simuleringar för att avslöja hur transportspecificitet bestäms – vilket inte är vid den initiala sockerbindningen, som tidigare antagits, utan under ett senare kortvarigt steg under transportcykeln.
- Våra resultat visar att substratspecificitet styrs av sockrets förmåga att stabilisera ett övergångsliknande intermediärt tillstånd under transporten, förklarar David Drew. ”Detta flyttar fokus bort från den initial bindningen och till dynamiska konformationsförändringar som sker vid mittpunkten av transporten.”
Upptäckten innebär ett konceptuellt genombrott genom att den kopplar membrantransportörers funktion till det väletablerade ramverket för enzymkatalys, där övergångstillstånd spelar en central roll. Den erbjuder även ett nytt sätt att tolka strukturella data och kan bidra till framtida satsningar inom läkemedelsutveckling riktad mot glukostransportörer vid sjukdomar som cancer och diabetes.
Mer om studien
Arbetet är ett samarbete mellan David Drew vid Institutionen för Biokemi och Biofysik, och Göran Widmalm vid Kemikum. Forskningen finansierades av Cancerfonden, EC | EU Framework Programme for Research and Innovation H2020 | H2020 Priority Excellent Science | H2020 European Research Council (H2020 Excellent Science - European Research Council) och mer nyligen genom ett ERC Advanced Grant (“MEMSUGAR”) till David Drew, verksam vid SciLifeLab.
Artikeln finns publicerad på Nature Structural & Molecular Biology’s hemsida:
”A two-step mechanism for sugar translocation” (in English)
DOI:
Senast uppdaterad: 2026-04-09
Sidansvarig: Institutionen för biokemi och biofysik