人体运输细胞大解密 清大动力蛋白研究获CELL刊登
▲动力蛋白的结构变化和ATP酶催化循环图。（图／清华大学提供）
国立清华大学生物资讯与结构生物研究所郑惠春助理教授的研究「Allosteric Communication in the Dynein Motor Domain」荣登国际知名期刊Cell，该研究首次揭开动力蛋白ATP酶如何调控结构变化，以及动力蛋白如何调控其内ATP的水解循环。
此研究可望成为许多与动力蛋白相关联的神经退化疾病，像是帕金森氏症、或是阿兹海默症的研究基础。郑惠春表示，分子马达是一群功能和结构上非常有趣的蛋白质，在细胞里扮演许多重要的角色，如DNA复制、蛋白质合成与分解、能量生成、物质传输、鞭毛和纤毛摆动等，这些过程都少不了分子马达的作用。
郑惠春表示，动力蛋白是分子马达的其中一员，负责运输有用的物质跟不要的废物，维持人体机能。将人体细胞譬喻为一座城市的话，动力蛋白就是城市中的货车，负责运输的工作。近年来，分子马达成为非常热门的研究主题，其中许多分子马达的机制已被解开，但动力蛋白却是个例外，虽然早在1960年代就已发现其存在，但半个世纪以来，科学家对其作用机制却所知有限，主要原因在于动力蛋白分子量极大，不易被大量纯化，故鲜少有机会进一步定量分析。为了解决纯化和结晶不易的困难，郑惠春提出一种新构想，利用蛋白质工程的手法化繁为简，剪裁该动力蛋白，只保留核心部份，提高该蛋白的产率，并增加其结晶的成功率。
除了解决纯化的问题之外，郑惠春教授以X光绕射获得动力蛋白的三维结构，并与加州大学旧金山分校Gira Bhabha博士利用低温电子显微镜技术，一同揭开动力蛋白部份的运动机制，包括动力蛋白在三度空间的结构，以及它在运输物质时，形状的变化等，了解分子如何运作、作用，这是世界上第一次有办法能针对动力蛋白运动机制进行深入的了解。郑惠春表示，在基础科学的研究上，了解动力蛋白的结构变化机制能增加世人对于分子马达的了解。在医学上，动力蛋白和许多神经退化疾病有所牵连，如帕金森氏症、亨丁顿舞蹈症、阿兹海默症，透过对动力蛋白的研究，增进对这些疾病更深入的了解，也希望在未来可以透过这些分子研究，研究出药物来加速或减缓分子运动，抑制疾病。
▼清大生物资讯与结构生物研究所郑惠春助理教授。（图／清华大学提供）