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中央大學王健家教授團隊發現新機制 對抗瘧疾藥物研究新突破!
中央大學生命科學系王健家教授(左) 團隊長期鑽研基因轉譯,新發現提供抗瘧疾藥物研發新線索,成果刊登於國際頂尖期刊《核酸研究》。照片王健家教授提供

瘧疾是由原生生物瘧原蟲所引起的疾病,根據世界衛生組織公布,約50%全球人口身處瘧疾感染風險區,因此抗瘧疾的藥物開發是刻不容緩的重要課題。中央大學生醫理工學院院長、生命科學系王健家教授團隊在基因研究方面取得重要突破,他們的研究為抗瘧疾藥物的開發提供新線索。這項研究成果刊登在國際頂尖期刊《核酸研究》(Nucleic Acids Research)。

王健家教授團隊發現,蘇力菌(Bacillus thuringiensis)比其他細菌多攜帶一個Prolyl-tRNA synthetase(ProRS),這個ProRS是經過基因轉移,從真核細胞轉移至細菌。然而,它的蛋白質結構已經發生改變,使其更像是細菌的ProRS,並對抗瘧疾藥物halofuginone(HF)產生抗性。

基因是攜帶遺傳訊息的DNA序列,經過一系列的生化反應,細胞能將基因轉化為蛋白質。這個過程中,aaRS(aminoacyl-tRNA synthetase)酵素會先將正確的胺基酸接到相對應的tRNA(轉運核糖核酸)分子上,再由tRNA將胺基酸運送到核醣體上進行蛋白質合成。aaRS是這一過程中的關鍵酵素,如果這個過程出現差錯,會導致蛋白質功能異常,進而引發多種疾病。

一般來說,aaRS的結構在演化上非常穩定,但是ProRS的結構變異很大,細菌型和真核型ProRS有不同的tRNA偏好,無法互相替代。通常,細菌只會攜帶一個細菌型ProRS,但蘇力菌卻同時攜帶一個細菌型及一個真核型ProRS。令人驚訝的是,蘇力菌的真核型ProRS在演化過程中改變了結構,使其能有效辨識細菌的tRNA,並幫助蘇力菌在不同環境壓力下生存,如高溫和氧化壓力。更重要的是,不同於其他已知的真核型ProRS,蘇力菌的真核型ProRS對抗瘧疾藥物HF的耐受性顯著提高。

目前國外已有多個研究團隊在利用HF衍生藥物開發治療瘧疾、弓形蟲、隱孢子蟲等寄生生物感染的藥物。HF的結構類似於一種由中藥常山萃取出的化合物FF (febrifugine),能有效抑制瘧原蟲或其他寄生蟲的ProRS,因此被寄予厚望,希望能早日應用於臨床治療。王健家教授的研究為抗瘧疾藥物的研發提供新的方向和希望。

中央大學生命科學系王健家教授(中)帶領研究團隊「研天地造化,窮生命奧妙」,精益求精,屢創佳績。陳如枝攝
中央大學生命科學系王健家教授(中)帶領研究團隊「研天地造化,窮生命奧妙」,精益求精,屢創佳績。陳如枝攝
研究圖解:一般細菌只會攜帶一個細菌型ProRS,但是蘇力菌卻多攜帶一個真核型ProRS,這個真核型ProRS能有效辨識細菌型tRNA,並幫助蘇力菌抵抗環境壓力。圖片王健家教授提供
研究圖解:一般細菌只會攜帶一個細菌型ProRS,但是蘇力菌卻多攜帶一個真核型ProRS,這個真核型ProRS能有效辨識細菌型tRNA,並幫助蘇力菌抵抗環境壓力。圖片王健家教授提供
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