台湾翁启惠四篇糖蛋白研究连登国际权威期刊

　　

据生物通综合报道：台湾中央研究院基因体研究中心有关糖化学生物的4篇重要论文，2008年8月份连续刊登于国际知名专业期刊。 这些论文分别与糖蛋白合成之突破，以及糖晶片创新应用等题目相关，皆是基因体研究院翁启惠院长研究团队的重点。

其中2篇有关糖蛋白合成的论文，发表于《美国化学学会期》(Journal of the American Chemical Society) ，以及《德国应用化学杂志》(Angewandte Chemie)，其重点在于以糖分子辅助糖胜肽，快速合成糖蛋白的突破性技术发明。

研究团队提供的背景资料指出，人体中90%的蛋白质是糖蛋白，也就是含有各式糖分子的蛋白质分子，例如，所有已知的抗体，全都是糖蛋白。 近期的科学研究屡屡将感染性疾病及癌症的最终克服机制，指向某种糖分子与其受体糖蛋白之间的作用关系。 如果能有科学方法抽丝剥茧地将这些机制一一解析出来，对癌症药物设计和治疗是受益无穷的。

论文指出，要了解糖分子在糖蛋白中所扮演的角色并不容易。 一个自然形成的糖蛋白上面，可能接连上百个各式各样的糖分子；如何了解每一个糖蛋白的作用呢?研究团队认为，最有效的办法或许就是以人工合成单一分子的糖蛋白。 研究团队乃从糖胜肽着手，胜肽是从氨基酸组成蛋白质的中间组合物，也就是蛋白的片段。 研究人员在糖胜肽上的糖分子，接上了一个辅助的官能基，然后使糖胜肽在化学反应下，可以有效率的互相接合，最后就成为一个理想的单一分子的糖蛋白了。

有了这个方法，日后研究人员就可以作出带有各式各样糖的糖蛋白，再利用糖晶片的技术，就可以逐一解开生物体内，蛋白质糖化中糖分子所扮演的角色、以及与受体结合的奥秘机制了。

糖蛋白的合成是目前有机合成化学家最棘手的题目之一，这个研究成果，解决了之前技术上的瓶颈，预期在糖蛋白的研究会掀起另一波回响。

至于，发表于《美国化学学会期刊》(Journal of the American Chemical Society)与《亚洲化学期刊》(Chemistry - an Asian Journal )的另外2篇论文，则提供新的糖晶片的合成方法，探讨各种糖酯质及寡糖分子与受体(receptor)间的作用关系。

研究团队解释说，CD1d位于人体免疫系统内担任第一线哨兵的树突细胞上，它的作用在于会先抓住某些外来的物质，然后再联合体内的免疫自然杀伤T细胞(Natural Killer T (NKT) cells)，当三者一体后，就会产生细胞因子(cytokine)。

然而，其所产生的激素可以分成两类。 第一类称做Th1，包括迦玛干扰素IFN-γ及其他细胞激素等，这一类激素与抗癌症、抗病毒、细菌和免疫佐剂的功能有关，基本上，会帮助人体的免疫系统对抗不利的抗原；但是，第二类称做Th2(如IL-4)的激素，与调控一些自体免疫力异常的疾病有关，例如，糖尿病、风湿性关节炎、红斑性狼疮等。
因此，若能找到能够选择性刺激一种激素(Th1)产生的化合物，则治疗的方法与解药就能迎刃而解了。 由天然海绵所提炼出的一种糖酯成份(α-GalactosylCeramide，简称α-GalCer)的药物，证明能够与CD1d作用，进而活化免疫自然杀伤性T细胞(NKT cell)产生细胞因子(cytokine)。

先前翁启惠院长的研究团队，根据α-GalCer的化学成份结构，先由电脑作模拟设计，再依之合成出数十余种类似物并证实其中某些化合物具有强大佐剂(adjuvant )之功效及抗癌活性。 接着研究人员希望从这些类似物中找到理想化合物，能在与CD1d及NKT细胞形成三者一体的状态时，能够大量的产生Th1而非Th2。

已有研究报告显示，三者间结合松散时，会产生Th2，结合紧密时则易产生Th1。 因此，答案应该在这些合成的类α-GalCer化合物中找出能与CD1d产生最强结合力的一种。

既有的方法虽可行但是太耗费时又不经济！ 于是，研究人员想出了运用糖晶片的技术，将不同浓度的类α-GalCer化合物以区块方式键结在玻璃晶片的表面，然后加上CD1d一段时间后，解析其表面解离常数( surface dissociation constant)，通常两个分子之间的结合力越高，所测得到的解离常数就越小。 依此方法，在两个小时之内就可将所有必要的数据都测出来了。 同时，若加入不同浓度的新型糖酯质于GalCerc和CD1d所结合而成的晶片去做竞争性的研究，即可量测出此糖酯质于溶液中的解离常数值。 使用此方法，研究团队找出一个比α-GalCer的活性高过一百倍的理想化合物，可以继续作药物研发。

由于这个创新方法不需要修饰溶液中糖酯质的结构且较传统萤光法，测出更精准的解离常数。 预测这个单晶片法将为科学界开创出大幅跃进的研究能量。

参与这个研究工作的主要成员为梁碧惠博士后研究员(现为国立台湾大药学系助理教授)及中央研究院基因体中心硕士生吴秉青。

有关「糖蛋白合成」:
1.“Sugar-Assisted Glycopeptide Ligation with Complex Oligosaccharides: Scope and Limitations” J. Am. Chem. Soc. 2008, Aug 13, ASAP. 1.“Sugar-Assisted Glycopeptide Ligation with Complex Oligosaccharides: Scope and Limitations” J. Am. Chem. Soc. 2008, Aug 13, ASAP.
http://pubs.acs.org/cgi-bin/asap.cgi/jacsat/asap/pdf/ja8010513.pdf
2.“Cysteine-Free Peptide and Glycopeptide Ligation by Direct Aminolysis” Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 4411-4415 2.“Cysteine-Free Peptide and Glycopeptide Ligation by Direct Aminolysis” Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 4411-4415
http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/118934358/PDFSTART

有關「醣晶片新應用法」:有关「糖晶片新应用法」:
1.“Quantitative Microarray Analysis of Intact Glycolipid−CD1d Interaction and Correlation with Cell-Based Cytokine Production”J. Am. Chem. Soc. 2008, Aug 20, ASAP 1.“Quantitative Microarray Analysis of Intact Glycolipid−CD1d Interaction and Correlation with Cell-Based Cytokine Production”J. Am. Chem. Soc. 2008, Aug 20, ASAP
http://pubs.acs.org/cgi-bin/abstract.cgi/jacsat/asap/abs/ja8012787.html
2.“Glycan Arrays on Aluminum-Coated Glass Slides”Chemistry - an Asian Journal 2008, Aug 5. ASAP. 2.“Glycan Arrays on Aluminum-Coated Glass Slides”Chemistry - an Asian Journal 2008, Aug 5. ASAP.
http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/121370710/PDFSTART