期刊封面「次奈米」蛋白质酵素3D立体结构描绘,犹如一幅艺术创作般精彩呈现,让人惊艷.(陈青谕提供)中央大学生命科学系助理教授陈青谕与中央研究院生化所院士蔡明道等人共同合作,利用高解析冷冻电子显微镜技术,解析古生菌酮醇酸,并还原异构酶的蛋白质结构,将酶的作用机理清楚揭示,有助于研究病毒及蛋白质最小细节,极具工业价值,研究成果获刊于<美国化学学会期刊>(JournaloftheAmericanChemicalSociety)期刊封面.

2017年诺贝尔化学奖颁给冷冻电子显微镜研究的三位学者.科学家可捕捉自然状态下动态的生物分子,将生物样品瞬间冷却于玻璃质超薄冰层中,来研究细胞结构/病毒和蛋白质的最微小细节,并藉此观察生物分子执行功能时所处的不同结构构型.

看准这波研究趋势,中央大学与中研院冷冻电子显微镜中心合作,利用新颖的冷冻电显技术,解析古生菌酮醇酸还原异构酶的蛋白质结构,将酶的作用机理清楚揭示.而期刊封面3D立体描绘「次奈米」蛋白质酵素结构,犹如一幅艺术创作般精彩呈现.

文章第一作者兼共同通讯作者陈青谕表示,「工欲善其事,必先利其器」,感谢中研院与台湾蛋白质计画(TPP)的支持,增购最先进冷冻电子显微镜,才能达成研究成果.

陈青谕提到,当前冷冻电显研究,像是一场军备竞战,精良的仪器设备是基本配备.同时也非常感谢蔡明道院士对年轻教授的栽培,才有现在精彩的合作成果呈现.

陈青谕说,团队所研究的酵素,则是追随2018年诺贝尔化学奖得主弗朗西丝‧阿诺德博士实验室,长期以来在关注的主题,即反转酮醇酸还原异构酶对辅酶的偏好度,将其对NAPDH的偏好改成NADH,其具有高度的工业应用价值,可用于生产生物燃料－异丁醇.

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陈青谕提到,研究成果并不顺利,当时酵素结构的解析度虽有完成,却一点活性也没有,面临可能失败重来的沮丧,让她整整苦恼了一个多月.停下脚步重新思考后,她意外掌握到pH值这项关键因素,同时也利用冷冻电显结构揭示了这个酵素的活性怎样受到pH的影响.

此外,陈青谕也说,「蛋白质结构一定要想办法解析清楚,才有办法应用.」以往的冷冻电显结构解析度低,看不清楚,只能以轮廓学来形容.现今高解析冷冻电子显微镜如虎添翼,利用电显对蛋白质分子拍照,可取得成千上万个不同面向的个别蛋白质分子影像,以数学方式来重构,可达近似原子等级的解析度,将蛋白质结构看得一清两楚,更是一大突破.

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文章连结:https:／／／pubmed／30921515

(旺报)

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