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透視植物代謝物再利用之膜蛋白－ 台灣研究成果獲登「自然（Nature）」國際期刊
國科會記者會新聞資料
透視植物代謝物再利用之膜蛋白－
台灣研究成果獲登「自然（Nature）」國際期刊
主持人：國科會 張副主任委員清風
國立清華大學 陳力俊校長
報告人：國立清華大學生命科學院 孫玉珠教授
潘榮隆教授
101年4月6日
國科會新聞稿
透視植物代謝物再利用之膜蛋白－
台灣研究成果獲登「自然（Nature）」國際期刊
在行政院國科會經費支持下，國立清華大學生命科學院孫玉珠教授與潘榮隆教授共同領導的研究團隊經過多年的研究，成功解得植物液泡的氫離子通道焦磷酸水解酶(H+-pyrophosphatase)之膜蛋白分子結構。此獨步結果使吾人瞭解植物如何調控細胞酸鹼值，如何有效利用代謝副產物所含的能量進行氫離子的傳輸。此項突破性的研究成果於2012年03月29日發表在國際頂尖期刊《自然》(Nature)雜誌，為臺灣第一個成功解析之多重穿膜膜蛋白結構。
二十多年來，科學家瞭解焦磷酸水解酶可將代謝副產物焦磷酸的化學能轉化為其他酵素所需之能量。此反應類似焚化爐將生活廢棄物轉化為電能，我們再利用電能驅動生活中各類電器的情況一般，為細胞內能源回收再利用的典範。膜蛋白約占細胞所有蛋白質的30%，至今卻只有約1% 膜蛋白結構被解得，主要由於膜蛋白不易自細胞膜萃取，困難長成膜蛋白結晶，難以建立高解析度的分子結構。本研究團隊協同中央研究院蕭傳鐙研究員的實驗室，利用X光晶體繞射方法及臺灣國家同步輻射研究中心所提供的光源，由清華大學博士生林士鳴克服許多難題，成功地得到高解析度的氫離子傳輸焦磷酸水解酶的立體結構，揭開此氫離子通道的神秘面紗。焦磷酸水解酶由兩個相同的蛋白質分子組成，每個分子穿越細胞膜來回十六次，具有極複雜的構造，為目前已知具有最多穿膜區段的膜蛋白之一。每個蛋白分子擁有一個極酸性的催化中心用以水解焦磷酸，以及一條獨特通道用以進行氫離子的運輸。
植物中的焦磷酸水解酶可影響植株生長速度以及耐鹽、抗凍、抗旱的能力，為經濟作物發展與改良中的一個關鍵酵素。另一方面，病原菌如破傷風桿菌、牙周病菌、與螺旋桿菌的細胞表面也存在此類酵素，是故其適合作為生醫發展的特定藥物標靶。本研究在環境、綠能、農業與醫藥方面皆具有很大的發展潛能。氫離子傳輸通道屬於膜蛋白的一種。目前約多於50％的臨床藥物以膜蛋白作為醫療標靶分子，膜蛋白在藥物開發扮演相當重要的角色。本研究結果建立焦磷酸水解酶在藥物設計、經濟作物的改良、生質能源供應等方面之創新概念，備受國際相關學界肯定，使臺灣在膜蛋白的研究領域建立一個重要的里程碑。
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