中央大學冷凍電顯研究酶學 獲刊美國化學學會期刊封面

中央大學生命科學系助理教授陳青諭助理與中央研究院生化所院士蔡明道等人共同合作,利用高解析冷凍電子顯微鏡技術,解析古生菌酮醇酸,並還原異構酶的蛋白質結構,將酶的作用機理清楚揭示,有助於研究病毒及蛋白質最小細節,極具工業價值,研究成果獲刊於《美國化學學會期刊》(Journal of the American Chemical Society)期刊封面。

2017年諾貝爾化學獎頒給冷凍電子顯微鏡研究的三位學者。科學家可捕捉自然狀態下動態的生物分子,將生物樣品瞬間冷卻於玻璃質超薄冰層中,來研究細胞結構、病毒和蛋白質的最微小細節,並藉此觀察生物分子執行功能時所處的不同結構構型。

看準這波研究趨勢,中央大學與中研院冷凍電子顯微鏡中心合作,利用新穎的冷凍電顯技術,解析古生菌酮醇酸還原異構酶的蛋白質結構,將酶的作用機理清楚揭示。而期刊封面3D立體描繪「次奈米」蛋白質酵素結構,猶如一幅藝術創作般精彩呈現。

論文第一作者兼共同通訊作者陳青諭表示,「工欲善其事,必先利其器」,感謝中研院與台灣蛋白質計畫(TPP)的支持,增購最先進冷凍電子顯微鏡,才能達成研究成果。

陳青諭提到,當前冷凍電顯研究,像是一場軍備競戰,精良的儀器設備是基本配備。同時也非常感謝蔡明道院士對年輕教授的栽培,才有現在精彩的合作成果呈現。

陳青諭說,團隊所研究的酵素,則是追隨2018年諾貝爾化學獎得主弗朗西絲‧阿諾德博士實驗室,長期以來在關注的主題,即反轉酮醇酸還原異構酶對輔酶的偏好度,將其對NAPDH的偏好改成NADH,其具有高度的工業應用價值,可用於生產生物燃料-異丁醇。

陳青諭提到,研究成果並不順利,當時酵素結構的解析度雖有完成,卻一點活性也沒有,面臨可能失敗重來的沮喪,讓她整整苦惱了一個多月。停下腳步重新思考後,她意外掌握到pH值這項關鍵因素,同時也利用冷凍電顯結構揭示了這個酵素的活性如何受到pH的影響。

此外,陳青諭也說,「蛋白質結構一定要想辦法解析清楚,才有辦法應用。」以往的冷凍電顯結構解析度低,看不清楚,只能以輪廓學來形容。現今高解析冷凍電子顯微鏡如虎添翼,利用電顯對蛋白質分子拍照,可取得成千上萬個不同面向的個別蛋白質分子影像,以數學方法來重構,可達近似原子等級的解析度,將蛋白質結構看得一清兩楚,更是一大突破。

《美國化學學會期刊》封面連結:https://pubs.acs.org/toc/jacsat/current

論文連結:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30921515

旺報 李侑珊

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