Powerful Sugar Probes and Sugar Chips for Tracking Protein Glycosylation

基因體研究的發展至今,蛋白 質體學已成為一個重要的方向。超過百分之八十的人體蛋白質屬於醣蛋白,而醣化的過程已知在生物體的蛋白質功能上扮演重要的角色。幾乎細胞發炎、癌細胞擴 散,都和蛋白質醣化過程中發生變化有關,因此許多科學家鑽研蛋白質醣化與病理之間的關聯性,企圖在醫藥治療上開啟一個新方向。然而,細胞醣分子的產生非常 複雜,不如DNA或蛋白質分子一般,可以依據一個既定的模板製造出來。從分子的層面去研究複雜的醣蛋白體時,若能用分子探針去追蹤並純化醣蛋白,以分析蛋 白質被醣化的過程,就能對這方面的研究產生莫大助益。

醣類研究是中研院院長翁啟惠 的專長,將在2月5日週內《美國國家科學院期刊》網路線上預告版(Online Early Edition of Proc. Natl. Acad. Sci. USA on Feb 5-9, 2007),刊載翁院長與基因體研究中心博士後研究員徐翠玲,以及美國Scripps 研究院的合作研究,所聯合發表的最新研發成功的化學探測法的研究成果,此方法加上翁院長上星期在「自然」雜誌(1月31日Nature Protocols網路線上) 所發表的快速醣晶片製作方法,將對醣蛋白的研究有重大貢獻。

細胞內醣蛋白(綠色及黃色)的一舉一動清晰可見
細胞內醣蛋白(綠色及黃色)的一舉一動清晰可見
這個新發明的分子探針將成為探測醣蛋白變化的研究工具。首先,研究人員利用一種類醣物質,將之加入細胞內當作標記醣蛋白的探針。然後,將細胞經過 代謝的處理,當作一個脢作用物,讓醣轉移酵素(glycosyltransferases)將之視為天然醣類而轉移至醣蛋白上。這次發表的改良版類醣物質 具有更低的毒性,是研究人員針對細胞生物學應用而特別設計的。被標記的醣蛋白可經由螢光顯示而讓研究人員觀察醣蛋白的行蹤,研究人員更可利用此標記來分離 出特殊的醣蛋白,以作更進一步的分子結構分析。這個新方法若用於病理相關的研究,無異於新型的偵測器,科學家可以在不同的生理環境、病理環境內,針對細胞 表面的醣和外來侵入物的醣化過程作觀測及分析,對於研究醣類表現與感染性疾病、癌細胞病變之間的關聯性有極大的助力,將有利於開發新的疾病檢測法及有效的 抗癌藥物,亦具有產業化的潛能。

註:有關醣與蛋白質

翁啟惠針對蛋白質與醣的解釋摘要:

基因要執行功能,當然要合成 蛋白質,不過並不是到此為止,蛋白質合成後還要進行轉譯後的修飾。人體的基因會表現出蛋白質,在表現的過程中,RNA有剪接的現象,因此可以合成的蛋白質 就非常多,而這些蛋白質還會再經過修飾,其中最複雜的修飾方式就是醣化。醣類會影響蛋白質的水溶性和立體結構以及它的功能。

近10年來醣類的研究有重大 突破。細胞表面的蛋白質多接有醣分子,這些醣蛋白對於細胞間的訊息傳遞,具有重要的地位。譬如癌細胞擴散時,需要經過血液,但是這些細胞如何進入血管呢? 這時就必須和血管的細胞接觸然後通過。這種接觸非常專一,用到一個細胞表面的醣和另一個細胞表面上的蛋白質。禽流感病毒H 5 N 1表面有某種蛋白質、人體細胞表面有某種醣類,兩者結合之後,病毒才能進入細胞,這也是專一的結合。

翁啟惠實驗室(右二為徐翠玲)
翁啟惠實驗室(右二為徐翠玲)

醣分子探針示意圖

請點擊圖片觀看醣分子探針示意圖

 

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