冷凍電顯 解密 硫磺礦硫化葉菌 ketol-acid reductoisomerase

中研院冷凍電顯分析酵素 有助生質燃料增產 2019年04月18日【記者徐翠玲／台北報導】中研院冷凍電子顯微鏡中心主持人、生化所特聘研究員蔡明通與中央大學生命科學系助理教授陳青諭合作，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，掌握酵素特性。中研院18日表示，研究成果有助於透過基因工程，生產更多生質燃料。中研院表示，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。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。研究團隊藉冷凍電顯技術，揭露硫磺礦硫化葉菌（Sulfolobus solfataricus）的熱穩定性酮醇酸還原異構酶（ketol-acid reductoisomerase,）四種狀態的結構，更了解酵素活性如何受酸鹼值影響。同時也發現KARI酵素可能有助增加生質燃料異丁醇的產量。中研院說，一般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酵素卻可使用兩種輔酶NADH與NADPH。透過冷凍電顯技術，研究團隊掌握了其「一個鎖孔適用不同鑰匙」的門路，也就是KARI酵素對輔酶的雙重特異性。也讓基因工程學家可繼續探索工業應用KARI酵素的可能性。這項研究論文已刊載於《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，呈現如藝術創作般、蛋白質酵素的3D立體結構圖。蔡明道表示，這次研究為國際上第一篇利用高解析度冷凍電顯結構來明確探討酶學的文章。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。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。