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小腦萎縮症研究新突破 中大王健家成果登上《核酸研究》

本文共1097字

經濟日報 曹松清

中央大學生命科學系教授王健家團隊長期鑽研基因訊息解碼,發現Thg1是一個雙重功能酵素,既能修飾tRNA(轉運核糖核酸),也能水解GTP。新證據有助於解開小腦萎縮症的致病機制及藥物研發,成果刊登於國際頂尖期刊《核酸研究》《Nucleic Acids Research》。

中央大學生命科學系教授王健家(中) 團隊提供新證據,有助於解開小腦萎縮症的致病機...
中央大學生命科學系教授王健家(中) 團隊提供新證據,有助於解開小腦萎縮症的致病機制,成果刊登於國際頂尖期刊《核酸研究》。 中央大學/提供

王健家表示,基因表達主要包含二個步驟,第一步是將DNA(去氧核糖核酸)轉錄成mRNA(訊息核糖核酸),而第二步是將mRNA上攜帶的密碼逐一翻譯成胺基酸,最終形成一條多胜肽鏈,並摺疊成具有功能的蛋白質。基因解碼過程是由許多酵素及轉譯因子共同作用及調控,其中一個關鍵步驟是將胺基酸裝載於相對應的tRNA (轉運核糖核酸)分子上。

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他說,tRNA如同一個忠實的郵差,能辨識及讀取mRNA上的密碼,並卸下相對應的胺基酸,因此tRNA分子是最直接的密碼解譯者。若基因發生突變或解碼過程出現差錯,合成的蛋白質序列或折疊就會跟著出錯,接著會產生細胞毒性,甚或導致神經退化相關疾病,如阿茲海默症、巴金森氏症、CMT神經退化症及小腦萎縮症等。

王健家教授團隊投入基因解碼研究長達20年,主要是探討基因解碼的分子機制及其與神經...
王健家教授團隊投入基因解碼研究長達20年,主要是探討基因解碼的分子機制及其與神經退化疾病之間的關聯性。 中央大學/提供

先前的研究指出,人類的tRNA修飾酵素Thg1可以將一個GTP加到tRNA分子上,經此修飾過後的tRNA才能攜帶胺基酸,參與基因解碼。然而,過去的研究也顯示,在高濃度GTP條件下,Thg1可以連續加三個GTP到tRNA分子上,經此修飾過後的tRNA分子則無功能。因此,究竟Thg1如何避免同時加三個GTP到tRNA分子上一直是一個困擾分子生物學家的謎團。

王健家團隊意外地發現,Thg1是一個「雙重功能的酵素」,它不僅能將GTP加到tRNA分子上,還兼具水解GTP的活性,這兩個看似互相矛盾的酵素活性恰巧是Thg1解決困境的關鍵。Thg1可以水解過量的GTP,因此只有一個GTP可以加到tRNA分子上。過去的研究顯示,Thg1突變會導致家族性小腦萎縮症及發育延緩,但是一直找不到直接證據解釋其致病機制。本文章的新發現將有助於解開這個神經退化疾病的形成原因,並提供生技藥廠新的治療藥物研發方向。

王健家教授團隊集合了優秀的本地與外籍學生,成果已第二次登上國際頂尖期刊《核酸研究...
王健家教授團隊集合了優秀的本地與外籍學生,成果已第二次登上國際頂尖期刊《核酸研究》。 中央大學/提供

王健家團隊投入基因解碼研究長達20年,主要是探討基因解碼的分子機制及其與神經退化疾病之間的關聯性。基因解碼相關酵素除了參與蛋白質合成,也與癌症形成、血管新生、免疫、神經發育等息息相關,因此一直是生物醫學研究的熱點。近來更有一些先進的歐美生技公司以細菌的基因解碼酵素為標的,篩選新一代的抗生素,對抗日益猖獗的「超級細菌」。

生命科學領域包羅萬象,如生態、生物資訊、遺傳、生化、微生物、癌症等,中央大學歡迎對生物醫學有興趣的年輕朋友加入生命科學系的行列,一起攜手解開大自然的奧秘,並為人類健康、生技醫藥發展盡一份心力。

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