◆◇研究計畫簡介◆◇

  應用遺傳工程技術改造綠膿桿菌外毒素A為具醫療用途之蛋白質

      分子生物研究所研究員黃昭蓮，專研遺傳工程，其研究計畫「應
    用遺傳工程技術改造綠膿桿菌外毒素A  為具醫療用途之蛋白」，獲
    國科會八十三年度傑出研究獎，該計畫主要研究成果發表於   1992
    Journal  of	Biological Chemistry (Vol.267, pp24034-24040)。
    未來三年，黃先生除繼續綠膿桿菌外毒素A之研究外，並希望拓展現
    有之理論及技術，發展出抗病毒或抗癌藥物。下文為黃先生對其研
    究工作的簡介。

      因緣際會，留美時投身綠膿桿菌外毒素A（Pseudomonas exotoxin
    A，PE）的研究，綠膿桿菌外毒素  A 係由綠膿桿菌（ Pseudomonas
    aeruginosa）所分泌之一種非常毒的物質。其殺死細胞的機制是先
    與細胞表面之（α2	  －巨型球蛋白/低密度脂蛋白（α2     －
    macroglobulin/LDL）之受體（	receptor ）結合，再藉由受體誘發
    的細胞攝粒作用（  receptor-mediated	endocytosis）進入細胞內
    ，經由移位作用（  translocation）進入細胞質（cytrosol），然
    後將菸醯胺核酸（  NAD~T110S2;+~T94S0;）分子之腺核甘雙磷酸核
    糖基（ADP-ribose）轉移給蛋白質合成所需之延長因子-2	（ EF-2
    ），使細胞內蛋白質合成作用受抑制而導致細胞死亡。

      有幸在  Dr.Ira Pastan 的指導下完成了綠膿桿菌外毒素 A 構造
    與功能關係的研究。確認綠膿桿菌外毒素  A  在區域Ia （氨基酸1
    至252 ）係受體結合區，區域II （氨基酸 253 至 364 ）係移位作
    用區，部分區域  Ib（氨基酸385至404）及區域	III（氨基酸 405
    至613）為腺核甘雙磷酸糖化作用區。回國後，即延續這些研究成果
    ，將綠膿桿菌外毒素A	 改造成只專一殺死過量表現表皮生長因子受
    體（ epidermal growth factor receptor）的癌細胞；或將其改造
    成運送蛋白進入細胞之運輸器，做抗病毒或抗細菌感染之疫苗；或
    改造成運送DNA之運輸器，以解決目前基因療法（gene therapy）將
    DNA	送入活體細胞之困境。

      在改造綠膿桿菌外毒素 A 為具專一性的抗癌毒素研究上，本實驗
    室已成功的改造了綠膿桿菌外毒素 A 為對表皮生長因子受體專一性
    的毒素，並且在細胞實驗中證實其效果顯著，目前正致力於動物實
    驗，希望這些研究成果能有助於癌病治療。基於表皮生長因子和其
    受體結合的能力會影響含表皮生長因子之融合毒素殺死癌細胞的能
    力，因此本實驗室和龔行健教授合作，在融合毒素的表皮生長因子
    做點突變（point  mutation），然後檢驗這些融合毒素殺死過量表
    現表皮生長因子受體之癌細胞的能力，以檢驗突變點是否會影響表
    皮生長因子與受體結合的能力，此研究之充分推廣將可簡化研究任
    何ligand之構造與功能之關係。這部份的研究成果發表於	1992 年
    的Journal  of Biological Chemistry(Vol.267,pp24034-24040)，
    本人是因為這篇論文得此次國科會傑出獎的肯定。未來三年，本實
    驗室的工作，將致力於應用綠膿桿菌外毒素 A 之結合區與移位區作
    為輸送蛋白，DNA  或RNA 之工具，預期藉由毒素之結合區與移位區
    輸送病毒蛋白或抑癌蛋白到標的細胞內，以做為抗病毒或抗癌之藥
    物，或輸送特定基因至標的細胞以達基因治療之目的。