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生科院潘榮隆、孫玉珠教授領導團隊研究成果刊登「自然」雜誌【2012.04.12秘書處】

本校清華講座教授潘榮隆及生資所孫玉珠二位教授共同領導的研究團隊與中研院團隊經過多年的研究,成功解得植物液泡的氫離子通道焦磷酸水解酶(H+-pyrophosphatase)之膜蛋白分子結構。這項突破性的研究成果受到國際相關研究團隊廣泛的關注,並於3月29日發表於國際頂尖期刊《自然》(Nature) 雜誌。

陳力俊校長及果尚志研發長4月6日率領研究團隊在國科會召開記者會。陳校長說,頂尖的研究成果至少有兩項特質,一為重要性;一為獨特性。他說,本項研究成果的重要性及獨特性,由審查委員看到論文後表示:「科學界已等待這個研究成果二、三十年了!」可見一斑。難能可貴的是此研究團隊獨立在清華生科院成立並深耕,進行這其他實驗室認為不可能的研究。為臺灣第一個成功解析之多重穿膜膜蛋白結構。

潘榮隆教授表示,這個研究方向發想於二十五年前,這期間在焦磷酸水解酶的純化及基因克隆兩個研究結果都被國外的團隊搶先發表,後來利用生科院的強項「結構生物」作為後續研究方向。他說,在結構生物專長的孫玉珠教授及博士生林士鳴和博士後研究員,僅以五年多的時間,超前其它國內外的研究團隊完成這項成果。其間妥善的利用國家同步輻射中心的光源和中研院的設備支援。

孫玉珠教授指出,膜蛋白約占細胞所有蛋白質的30%,至今卻只有約1% 膜蛋白結構被破解,這是因膜蛋白不易自細胞膜萃取,困難長成膜蛋白結晶,難以建立高解析度的分子結構。研究團隊利用X光晶體繞射方法,成功得到高解析度的氫離子傳輸焦磷酸水解酶的立體結構,方才揭開此氫離子通道的神秘面紗。

焦磷酸水解酶可將代謝副產物焦磷酸的化學能轉化為其他酵素所需的能量,它是由兩個相同的蛋白質分子組成,每個分子穿越細胞膜來回十六次,具有極複雜的構造。她指出,植物中的焦磷酸水解酶可影響植株生長速度以及耐鹽、抗凍、抗旱的能力,是經濟作物發展與改良過程中的一個關鍵酵素。此外,病原菌如破傷風桿菌、牙周病菌、與螺旋桿菌的細胞表面也存在這一類酵素,所以它也適合作為生醫發展的特定藥物標靶。

本研究結果建立焦磷酸水解酶在藥物設計、經濟作物的改良,以及生質能源供應等方面的創新概念,備受國際相關學界肯定,使臺灣在膜蛋白的研究領域建立一個重要的里程碑,可預見在環境、綠能、農業與醫藥方面將具有很大的發展潛能。

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