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不只大學生愛「複製貼上」 陽明交大研究:蛋白質演化也會用到

陽明交大團隊發現,蛋白質演化也會有複製貼上的機制,圖為研究團隊成員,左起博士生林煜皓、教授黃介嶸、碩士生陳昱蓁。陽明交大提供 zoomin
陽明交大團隊發現,蛋白質演化也會有複製貼上的機制,圖為研究團隊成員,左起博士生林煜皓、教授黃介嶸、碩士生陳昱蓁。陽明交大提供
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【記者王良博/台北報導】「複製貼上」是電腦文書處理最常用的功能,有趣的是,蛋白質演化的時候也採用類似的高效率策略。陽明交大生化暨分子生物研究所教授黃介嶸團隊,針對脊椎動物體內一段沒有結構的蛋白質區段進行研究 ,發現這類蛋白質的功能演化,並不一定是靠精雕細琢調整每個化學零件,而是透過不斷「複製貼上」,累積出越來越完整的功能。

陽明交大表示,黃介嶸團隊研究「半乳糖凝集素」這段沒有結構的蛋白,會聚集成像小水滴般的液滴,進而把細胞內的醣分子黏在一起,在身體免疫與細胞溝通中扮演關鍵角色。

陽明交大解釋,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,就像黏膠必須使用特定成分,才能提供足夠的黏合力,然而,研究團隊比較大量生物資料的半乳糖凝集素後發現,不同生物使用的「材料」其實很不一樣,例如人類的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的功能。

研究團隊實驗發現,真正重要的不是一定要使用哪一種胺基酸,而是取決於材料重複的數量。

半乳醣凝集素的無結構區段的趨同演化。AI生成,陽明交大提供 zoomin
半乳醣凝集素的無結構區段的趨同演化。AI生成,陽明交大提供

黃介嶸形容,演化傾向於在蛋白質序列中不斷「複製貼上」相同的氨基酸的片段。

換句話說,演化並沒有執著於在單一胺基酸的強度上鑽牛角尖,而是採取了更簡單有效率的「以量取勝」策略,只要把能發揮作用的小片段重複排列,就能累積出足夠的凝集能力。

黃介嶸說,面對生物複雜的生理需求,蛋白質從一個短小的序列出發,直接利用宛如電腦指令「Ctrl+C / Ctrl+V」的複製貼上機制,不斷疊加這些模組序列,透過單純增加模組重複的次數,不同物種最終都能獨立趨同演化出強大的凝集功能。

陽明交大指出,此項研究刊登在國際期刊《EMBO Reports》,打破以往認為蛋白質功能必須精準設計的觀點,替未來蛋白質工程與合成生物學提供新的想像,若科學家能借鏡這套大自然的程式碼,未來或許可設計出具有特定相分離特性的生醫高分子材料,或是針對異常相分離引起的疾病尋找新的標靶機制。

 

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# 陽明交大 # 蛋白質 # 演化 # 黃介嶸
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