前段时间，颜宁再次出现在人们眼前，而此次是因为，她斩获了2019年度“求是杰出科学家奖”，求是杰出科学家奖是香港求是基金会1994年创立的华人科学技术奖项，由1994至2015年，共有24位在数学、物理、化学及生物医学等科技领域中有杰出成就的中国科学家获得杰出科学家奖。
今年才42岁的颜宁可以说是不折不扣的少年天才，美女学霸，从清华大学生物科学与技术系毕业之后，便一直从事结构生物学的研究，29岁就成为清华大学最年轻的教授和博士生导师。很多人并不清楚颜宁究竟取得了多大的成就，今天，我们就来聊聊颜宁。
葡萄糖是生物最基本的能量来源，但其自身无法穿过细胞膜进入细胞内发挥作用，它需要依靠镶嵌于细胞膜上的葡萄糖转运蛋白来进入细胞。
转运蛋白（transport proteins）是膜蛋白的一大类，介导生物膜内外的化学物质以及信号交换。脂质双分子层在细胞或细胞器周围形成了一道疏水屏障， 将其与周围环境隔绝起来。
尽管有一些小分子可以直接渗透通过膜，但是大部分的亲水性化合物，如糖，氨基酸，离子，药物等等，都需要特异的转运蛋白的帮助来通过疏水屏障。
膜蛋白
因此，转运蛋白在营养物质摄取，代谢产物释放以及信号转导等广泛的细胞活动中起着重要的作用。大量疾病都与膜转运蛋白功能失常有关，转运蛋白是诸如抗抑郁剂，抗酸剂等大量药物的直接靶点，而葡萄糖转运蛋白属于转运蛋白的一种。
GLUTs（葡萄糖转运蛋白）广泛地存在于大脑、神经系统、肌肉、红细胞等组织器官中，是最重要的葡萄糖转运蛋白。GLUT1是最早被发现的一种。
GLUT1几乎存在于人体每一个细胞中，是大脑、神经系统、肌肉等组织器官中最重要的葡萄糖转运蛋白，对于维持人的正常生理功能极为重要，其功能异常对人体健康的影响体现在两个方面：一方面，GLUT1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、癫痫等系列疾病，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，GLUT1在癌细胞的新陈代谢过程中也发挥着重要功能。癌细胞需要消耗超量葡萄糖才能维持其生长扩增，GLUT1在细胞中显著过量往往意味着有癌变发生。
因此，如能研究清楚GLUT1的组成、结构和工作机理，就有可能通过调控它实现葡萄糖转运的人工干预，既可以增加正常细胞内葡萄糖供应达到治疗相关疾病的目的，又可以通过阻断对癌细胞的葡萄糖供应从而“饿死癌细胞”。
人类对葡萄糖跨膜转运的研究已有约100年的历史。1977年第一次从红细胞里分离出了转运葡萄糖的蛋白GLUT1，1985年鉴定出GLUT1的基因序列。在此之后，获取GLUT1的三维结构从而真正认识其转运机理就成为该领域最前沿、也最困难的研究热点。过去几十年间，美国、日本、德国、英国等国的世界诸多顶尖实验室都曾经或正在为此全力攻关，但始终未能成功。
在2014年，年仅35岁的颜宁团队仅用6个的时间在全球首次解析了人源葡萄糖转运蛋白的三维晶体结构，2015年，2015年颜宁团队进一步获得了具备更多构象的GLUT3结合底物和抑制剂的超高分辨率结构，从而清晰揭示了葡萄糖跨膜转运这一基本细胞过程的分子基础。
颜宁的这项成就是我国膜蛋白结构测定方面的一个突破，也被业界称之为"跑赢全球结构生物学家50年"的成果。为理解葡萄糖转运蛋白相关的功能研究结果以及相关的遗传疾病提供了分子水平的结构诠释。也为设计可用于调控葡萄糖转运蛋白功能的药物提供了必要的结构基础。
2012年诺贝尔化学奖得主、斯坦福大学教授布莱恩•科比尔卡（Brian Kobilka）评价说：“要针对人类疾病开发药物，获得人源转运蛋白结构至关重要。对于GLUT1的结构解析本身是极富挑战、极具风险的工作，因此这是一项伟大的成就。”
美国科学院院士、美国人文与科学院院士、加州大学洛杉矶分校教授、膜转运蛋白研究专家罗纳德•魁百克（RonaldKaback）表示：“人们终于首次成功解析了人源膜转运蛋白在原子分辨率水平上的晶体结构，这是50年以来的一项重大成就。”
后来，颜宁团队又揭示了目前已知分子量最大的离子通道Ryanodine受体RyR2亚型处于关闭和开放两种状态的三维电镜结构，还获得了分辨率为5.7埃的RyR1开放构象结构，并基于结构比对，初步分析了RyR1的门控机理。
目前颜宁正在攻克人源钠离子通道，钠离子通道是膜上存在的允许少量的Na离子顺其电化学梯度进入细胞的通道，1945年，英国科学家霍奇金（Hodgkin）和赫胥黎（Huxley）第一次在枪乌贼的巨大神经元上检测电流并首次记录到静息电位和动作电位；1952年，他们发现了电压门控的钠电流，开启了现代生物体内电信号研究的新纪元。
钠离子通道是所有动物中电信号的主要启动键，而电信号则是神经活动和肌肉收缩等一系列生理过程的控制基础。在人体中，一共有九种已知的电压门控钠离子通道亚型，在不同的器官和生理过程中发挥作用。
钠通道的异常会导致一系列与神经、肌肉和心血管相关的疾病，特别是癫痫、心律失常和持续性疼痛或者无法感知痛觉等；迄今已经在人体的九种钠通道蛋白中发现了一千多个与已知疾病相关的点突变。此外，钠通道也是许多局部麻醉剂以及自然界中大量的神经毒素的直接靶点，许多蛇毒、蝎毒、蜘蛛毒素等，都是作用于钠离子通道而产生不良后果。
但是获取蛋白样品难度非常大：
首先，真核生物钠离子通道蛋白全长包含约2000个氨基酸，很难对其像电压门控钾离子通道那样进行大量的体外重组表达；内源钠通道通常含量极低，很难像电压门控钙离子通道那样从生物组织直接纯化出足够的用于结构解析的高质量蛋白样品。
其次，钠通道是由一条肽链折叠而成，具有假四次对称特征。与同源四聚体的钾通道相比，钠通道很难结晶或者利用冷冻电镜技术获取结构；它们又不像钙通道那样与辅助亚基形成较大分子量的稳定复合体，从而增大了利用电镜技术解析结构的难度。
最后，真核钠通道包含有比较多的柔性区域，还存在着多种多样的翻译后修饰，这都对其结构解析构成很大挑战。
2017年，颜宁团队利用冷冻电镜为钠通道拍下第一张“3D照片”。在其论文《真核生物电压门控钠离子通道的近原子分辨率三维结构》，首次报道了真核生物电压门控钠离子通道的3.8 分辨率的冷冻电镜结构。
几个月后，颜宁团队又获取了在钠通道研究史中占据重要地位的来自电鳗的钠通道EeNav1.4的电镜结构，并在该结构中首次看到钠通道的α亚基与β亚基之间的相互作用。尽管这两个结构代表了钠通道结构与机理研究的巨大飞跃，但是这两个通道都无法在外源表达系统中进行功能研究，从而限制它们成为模式研究蛋白。
2018年，颜宁研究组在《科学》（Science）在线发表了题为《人源电压门控钠离子通道Nav1.4与β1复合物的结构》（Structure of the human voltage-gated sodium channel Nav1.4 in complex with β1）的研究长文。
论文揭示了首个人源电压门控钠离子通道（下简称钠通道）Nav1.4与它的特异性调节亚基β1复合物的冷冻电镜结构，分辨率高达3.2 埃（即0.32纳米），为深入理解其作用机制及疾病相关突变的机理提供了可靠模板。
目前，颜宁团队组正在向完整阐释钠离子通道的旅程进发，尽管才42岁，可是颜宁已经取得了许多科学家一生都无法取得的成就，国际同行曾这样评价颜宁： “无论以哪个标准衡量，她已位居世界最优秀的年轻结构生物学家之列。”
也期待颜宁可以取得了更多、更加伟大的科研成果！
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