中研院原子級的解析度分析酵素的蛋白質構造 有助發展生質燃料

低階及高階冷凍顯微鏡成像解析度之差異。(左二為低階之影像,右二為高階之影像,解析度提高至原子層次)。(圖/中央研究院。)

低階及高階冷凍顯微鏡成像解析度之差異。(左二為低階之影像,右二為高階之影像,解析度提高至原子層次)。(圖/中央研究院。)

(台灣英文新聞/朱明珠 綜合報導)中央研究院冷凍電子顯微鏡中心與國立中央大學合作,運用冷凍電顯技術,以原子級的解析度分析出酵素的蛋白質構造,其研究成果有助於透過基因工程,生產更多生質燃料。

在過去科學家若要研究蛋白質的原子結構,必須先將蛋白質結晶,再以X光繞射成像。然而,並非所有蛋白質狀態都可以被結晶。冷凍電子顯微鏡透過低溫方式固定蛋白質,省去結晶化的過程與限制,並用電子顯微鏡提高解析度到原子的等級,有助於把蛋白質看得更清楚!

身為酵素專家蔡明道院士表示:「中研院冷凍電顯中心已具世界一流的等級,若善加利用此設施,將可望做出世界一級的研究。」他也提到,目前有將近70個研究計畫正在冷凍電顯中心運作,成果也將開始顯現。本研究在冷凍電顯團隊張淵智研究副技師等人的協助下,不到一年的時間即有傑出成果。

論文已於4月17日刊載於《美國化學學會期刊》(Journal of the American Chemical Society),期刊並將研究成果選為當期封面,呈現藝術創作般的蛋白質酵素3D立體結構圖。(圖/中央研究院)

此外,本研究也發現了KARI酵素可能有助生產生質燃料的關鍵特性。一般而言,酵素對幫助其作用的輔酶具高度專一性,有如同「一個鎖孔對一把鑰匙」的關係,但是,KARI這個酵素卻可使用兩種輔酶(NADH與NADPH)。

透過冷凍電顯技術,本研究也掌握了其「一個鎖孔適用不同鑰匙」之門路,也就是KARI酵素對輔酶的雙重特異性。這除了是本研究的獨道之處,也讓基因工程學家可藉此繼續探索於工業應用KARI酵素的可能性。