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陽明交大發現蛋白質演化「複製貼上」機制

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EMBO Reports半乳糖凝集素蛋白質演化陽明交大
初始報導
重點摘要
  • 陽明交大團隊發現蛋白質演化靠「複製貼上」胺基酸片段
  • 半乳糖凝集素功能不依賴特定胺基酸,而是靠片段重複數量
  • 人類與斑馬魚使用不同胺基酸,卻能趨同演化出相同功能
  • 研究已刊登於國際期刊《EMBO Reports》[2]
  • 未來有望應用於設計生醫高分子材料或疾病標靶
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(綜合中央社、聯合報等2家媒體報導)

國立陽明交通大學生化暨分子生物研究所教授黃介嶸團隊研究發現,脊椎動物體內的「半乳糖凝集素」蛋白質,其演化過程並非依賴特定胺基酸的精準設計,而是透過不斷「複製貼上」相同胺基酸片段,以「以量取勝」策略累積功能。

半乳糖凝集素是一段沒有結構的蛋白質區段,會聚集成像小水滴般的液滴,將細胞內的醣分子黏在一起,在免疫與細胞溝通中扮演關鍵角色。過去科學家常認為,這種聚集能力高度依賴特定種類的胺基酸,如同黏膠必須使用特定成分。然而研究團隊比較大量生物資料後發現,不同生物使用的「材料」其實不一樣,例如人類蛋白質較常出現酪胺酸,斑馬魚則較常使用色胺酸,但兩者都能成功發揮凝集功能,此現象稱為趨同演化。

黃介嶸團隊實驗證實,真正重要的不是使用哪一種胺基酸,而是取決於材料重複的數量。演化傾向於在蛋白質序列中不斷「複製貼上」相同的胺基酸片段,宛如電腦指令Ctrl+C/Ctrl+V,只要把能發揮作用的小片段重複排列,就能累積足夠的凝集能力。透過單純增加模組重複次數,不同物種最終都能獨立演化出強大功能。

研究已刊登於國際期刊《EMBO Reports》[2]。科學家若能借鏡這套大自然的程式碼,未來或可設計出具有特定相分離特性的生醫高分子材料,或針對異常相分離引起的疾病尋找新標靶機制。

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