小腦萎縮症研究新突破 中央大學王健家教授成果登上《核酸研究》
(中央社訊息服務20221004 09:33:51)中央大學生命科學系王健家教授團隊長期鑽研基因訊息解碼，發現Thg1是一個雙重功能酵素，既能修飾tRNA（轉運核糖核酸），也能水解GTP。新證據有助於解開小腦萎縮症的致病機制及藥物研發，成果刊登於國際頂尖期刊《核酸研究》《Nucleic Acids Research》。
王健家教授表示，基因表達主要包含二個步驟，第一步是將DNA（去氧核糖核酸）轉錄成mRNA（訊息核糖核酸），而第二步是將mRNA上攜帶的密碼逐一翻譯成胺基酸，最終形成一條多胜肽鏈，並摺疊成具有功能的蛋白質。基因解碼過程是由許多酵素及轉譯因子共同作用及調控，其中一個關鍵步驟是將胺基酸裝載於相對應的tRNA (轉運核糖核酸)分子上。tRNA如同一個忠實的郵差，能辨識及讀取mRNA上的密碼，並卸下相對應的胺基酸，因此tRNA分子是最直接的密碼解譯者。若基因發生突變或解碼過程出現差錯，合成的蛋白質序列或折疊就會跟著出錯，接著會產生細胞毒性，甚或導致神經退化相關疾病，如阿茲海默症、巴金森氏症、CMT神經退化症、及小腦萎縮症等。
先前的研究指出，人類的tRNA修飾酵素Thg1可以將一個GTP加到tRNA分子上，經此修飾過後的 tRNA才能攜帶胺基酸，參與基因解碼。然而，過去的研究也顯示，在高濃度GTP條件下，Thg1可以連續加三個GTP到tRNA分子上，經此修飾過後的tRNA分子則無功能。因此，究竟Thg1如何避免同時加三個GTP到tRNA分子上一直是一個困擾分子生物學家的謎團。王健家教授團隊意外地發現，Thg1是一個「雙重功能的酵素」，它不僅能將GTP加到tRNA分子上，還兼具水解GTP的活性，這兩個看似互相矛盾的酵素活性恰巧是Thg1解決困境的關鍵。Thg1可以水解過量的GTP，因此只有一個GTP可以加到tRNA分子上。過去的研究顯示，Thg1突變會導致家族性小腦萎縮症及發育延緩，但是一直找不到直接證據解釋其致病機制。本文章的新發現將有助於解開這個神經退化疾病的形成原因，並提供生技藥廠新的治療藥物研發方向。
王健家教授團隊投入基因解碼研究長達20年，主要是探討基因解碼的分子機制及其與神經退化疾病之間的關聯性。基因解碼相關酵素除了參與蛋白質合成，也與癌症形成、血管新生、免疫、神經發育等息息相關，因此一直是生物醫學研究的熱點。近來更有一些先進的歐美生技公司以細菌的基因解碼酵素為標的，篩選新一代的抗生素，對抗日益猖獗的「超級細菌」。
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