人體運輸細胞大解密 清大動力蛋白研究獲CELL刊登

▲動力蛋白的結構變化和ATP酶催化循環圖。（圖／清華大學提供）

生活中心／新竹報導

國立清華大學生物資訊與結構生物研究所鄭惠春助理教授的研究「Allosteric Communication in the Dynein Motor Domain」榮登國際知名期刊Cell，該研究首次揭開動力蛋白ATP酶如何調控結構變化，以及動力蛋白如何調控其內ATP的水解循環。

此研究可望成為許多與動力蛋白相關聯的神經退化疾病，像是帕金森氏症、或是阿茲海默症的研究基礎。

鄭惠春表示，分子馬達是一群功能和結構上非常有趣的蛋白質，在細胞裡扮演許多重要的角色，如DNA複製、蛋白質合成與分解、能量生成、物質傳輸、鞭毛和纖毛擺動等，這些過程都少不了分子馬達的作用。

鄭惠春表示，動力蛋白是分子馬達的其中一員，負責運輸有用的物質跟不要的廢物，維持人體機能。將人體細胞譬喻為一座城市的話，動力蛋白就是城市中的貨車，負責運輸的工作。

近年來，分子馬達成為非常熱門的研究主題，其中許多分子馬達的機制已被解開，但動力蛋白卻是個例外，雖然早在1960年代就已發現其存在，但半個世紀以來，科學家對其作用機制卻所知有限，主要原因在於動力蛋白分子量極大，不易被大量純化，故鮮少有機會進一步定量分析。

為了解決純化和結晶不易的困難，鄭惠春提出一種新構想，利用蛋白質工程的手法化繁為簡，剪裁該動力蛋白，只保留核心部份，提高該蛋白的產率，並增加其結晶的成功率。

除了解決純化的問題之外，鄭惠春教授以X光繞射獲得動力蛋白的三維結構，並與加州大學舊金山分校Gira Bhabha博士利用低溫電子顯微鏡技術，一同揭開動力蛋白部份的運動機制，包括動力蛋白在三度空間的結構，以及它在運輸物質時，形狀的變化等，了解分子如何運作、作用，這是世界上第一次有辦法能針對動力蛋白運動機制進行深入的了解。

鄭惠春表示，在基礎科學的研究上，瞭解動力蛋白的結構變化機制能增加世人對於分子馬達的了解。在醫學上，動力蛋白和許多神經退化疾病有所牽連，如帕金森氏症、亨丁頓舞蹈症、阿茲海默症，透過對動力蛋白的研究，增進對這些疾病更深入的了解，也希望在未來可以透過這些分子研究，研究出藥物來加速或減緩分子運動，抑制疾病。

▼清大生物資訊與結構生物研究所鄭惠春助理教授。（圖／清華大學提供）