◆◇訪法實錄◆◇ 訪法紀行之一 實驗室見聞摘錄（中） 化學研究所甘魯生 (五)生物有機實驗室(續上期) 另外Goeldner教授對接受體acetylcholinesterase非常有研究。 這酵素可以切斷神經傳導物質acetylcholine。其速率非常快，每秒 鐘可達20,000個。這麼快怎麼去觀察受質和酵素結合的情形呢？方 法是先將原受質作用的部份保護起來（Goeldner教授稱之為cage） （ J. Org. Chem., 1996, 61, 185；Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1997, 36, 398；Biochemistry, 1996, 35, 10854），換句 話說是合成一受質衍生物。這衍生物受光之後把受質釋放出來。到 此問題是解決了一半。剩下的是找一個很快的偵測方法。否則受質 一放出就立刻作用掉了，還不是白費勁？方法就是time-resolved crystallography。它利用同步輻射產生的強大光束，能在1 nanosecond中把晶體的繞射數據全完成（Cruickshank, Helliwell, Johnson, 1992 Time-resolved macromolecular crystallography Oxford University Press）。1 nanosecond比 acetylcholinesterase的速率要快約五萬倍！所以它可以忠實的紀 錄整個反應過程。只要將cage受質和acetylcholinesterase一同結 晶，在取晶體結構數據時不時閃光就行了。這項工作的順利開展得 力一位大陸來的博士後－彭玲的學養和努力。 (六)核酸三螺旋實驗室，主持人是Jean-Paul Behr教授，早在一 九五七年就証實有核酸三螺旋結構存在了。但直到約十年前發現寡 核酸鏈也能成三螺旋之後開始為人重視，當第三條核酸鏈被証實是 嵌在 DNA 雙螺旋的大溝（major groove）中後，就變得更熱門。理 由很簡單， DNA的大溝是和各種酵素作用的地方。如果先將基因內 重要作用的地方加第三條核酸鏈之後使之成了三螺旋，那麼不就不 能和酵素作用了嗎？比如說我們可以用此方法不讓某段基因轉錄。 如此可以控制生物體的生理作用。如果我們將其他化合物結在第三 條核酸鏈上，它能準確地將此異物帶到目的地。這就成了一種藥物 。另外有人認為三螺旋的形成是表示基因有第二套密碼。所以核酸 三螺旋不論在學術或在應用都有研究的價值。 但核酸三螺旋和雙螺旋不一樣，它的構成有嚴苛的條件。所以所 有的核酸三螺旋基礎研究可分為兩大類。其一是尋找在生理狀態下 能形成穩定核酸三螺旋的條件。其二是不受基因鹼基順序的限制。 在此之後才會考慮到如何進入細胞，有沒有毒性，會不會被細胞內 酵素分解，形成核酸三螺旋的速度的快慢，在身體代謝情形，諸如 此類的應用研究。 用核酸異構物或用和核酸完全不相干的化合物可以解決上述的二 個基本難題。十年來許多實驗室實驗不同的鹼基異構物及有機化合 物，很理想的尚未出現。為什麼呢？這是因為核酸三螺旋幾個特性 。第一，核酸三螺旋組成的三個鹼基也是以氫鍵結合的，所以一定 要 purine類的鹼基在中間才行。在基因中很少有一連串的purine鹼 基在一起，要有也是在功能還不明瞭的地方。第二是已知的核酸三 螺旋要在弱酸情況形成。第三是核酸的結構是多樣化（ polymorphoism）的，核酸三螺旋的結構要和別的結構在共同環境下 競爭。 Behr教授對上述的兩個問題提出了一個解決的方案。就是利用α- 核酸，α-核酸也是核酸的異構物。當目標區是purine鹼基時，第三 條核酸鏈上用β-核酸（即自然的），如碰到pyrimidine（表示它的 互補鹼基是purine）時就用α-核酸。在模型上已知α-核酸鹼基剛 好指在此pyrimidine的互補鹼基上而形成氫鍵（Chem. Soc. Rev., 1997, 63）。如果這個想法能實現，是核酸三螺旋研究的一大突破。 (七)核酸三螺旋物理化學實驗室，主持人是孫建生教授（ Jian-Sheng Sun），這實驗室是在法國首都巴黎。屬國立自然歷史 博物館，和 ULP 沒有關係。這是作者離法之前最後參觀的一個實驗 室。 孫教授研究的專長是核酸三螺旋的形成和物理性質。他和這一行 中鼎鼎大名的C. Helene同屬一間實驗室。實驗室大致分成兩部份， 一是生物物理實驗室，由孫教授指導，主要設備有紫外光譜儀，電 腦等等，另一是分子生物實驗室，孫教授的研究主題是探索更穩定 的三螺旋。他最近做的研究可分三方面。其一是將O-P-O的磷酸根連 結改變成N-P-O的phosphoramidate的連結。結果發現後者要比前者 能形成更定的三螺旋（Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1996, 93, 4365, Nucleic Acids Res., 1997, 25, 1782）。其二是解除鹼基 順序的限制。這一點和Behr教授的目標相同，但所用方法卻不同。 熟悉Helene及孫教授工作的人都知道他們的論文量既多質又精。 作者發現能做到這點除勤奮外就是實驗室之間的合作。比如說他們 做分子生物但不做合成，做紫外線光譜但不做紅外光譜。幾個實驗 室各展所長，同心協力，問題一下子就解決了。 孫建生教授是上海市人，是一九七九年大陸改革開放後第一批到 法國留學的資優高中畢業生。一九八三完成大學學業後返國服務， 一年後再度赴法攻讀理論物理，得到博士學位之後就被留在法國工 作至今。 (八)有機金屬大分子實驗室，主持人是Jean－Marie Lehn教授， 這個實驗室座落在ULP的~T92BX1;Le Bel研究所之內。Lehn教授是諾 貝爾獎得主。他的金屬配位有機大分子的形成與結構研究，利用有 機分子的形狀，嵌入不同過渡性元素，可使各種不同結構的大分子 自然堆砌而成。比如利用bipyridine 或寡bipyridine和鐵離子形成 圓柱形雙螺旋(Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1996, 35, 1838)； 和銅離子形成中空之環狀化合物(Chem. Eur. J., 1997, 3, 99) 以 及梯子狀結構（Chem. Commun., 1996, 2019）。 Lehn教授也研究有機導體，這一部份由台灣來的汪根欉博士負責 ，汪博士畢業於國立台灣大學，是陸天堯教授的學生。他已合成一 5nm長，含Ru離子的有機wire。有趣的是Lehn教授也做核酸三螺旋的 研究。他的方法可以「千里姻緣一線牽」來形容。比如說C和U兩鹼 基並不形成鹼基對，如何使它們配對呢？Lehn教授就設計一分子， 通常是和C、U一樣是扁平的，它的一邊可以和C氫鍵成鹼基對，另一 邊卻能和U成鹼基對，所以C和U因這第三者的出現而結合在一起了（ Chem. Commun., 1996, 2443）。（待續）