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第1802期
2024-12-06

【記者廖奇典報導】醫學界一直以來致力於尋找惡性腫瘤基因調控異常的原因。近日國立成功大學醫學檢驗生物技術學系教授陳百昇帶領的團隊,發現影響遺傳表現的關鍵分子「微型核糖核酸(miRNA)」會因特定轉錄因子HIF-1α介入而無法正常合成,該機制解釋了癌症患者之miRNA生合成異常之謎,為醫學研究帶來新契機。

圖為研究團隊成員合影。團隊發現miRNA會受轉錄因子HIF-1α的非轉錄功能影響而發生異常。 圖/成大醫學檢驗生物技術學系博士後研究員李婕寧提供

圖為研究團隊成員合影。團隊發現miRNA會受轉錄因子HIF-1α的非轉錄功能影響而發生異常。 圖/成大醫學檢驗生物技術學系博士後研究員李婕寧提供

細胞將需要的遺傳訊息透過轉錄、轉譯(註一)方式,生成具功能性的蛋白質,以執行各種生物功能。miRNA在近年的研究中被證實,可在該過程中調控基因的表現量,人體幾乎所有的生物現象,如傷口凝血、毛髮生長等等,皆存在miRNA進行調控。不過,在惡性腫瘤中miRNA整體下調的機制,一直是科學界的未解之謎。

註一:細胞由去氧核醣核酸(DNA)中產生RNA的過程稱為轉錄、藉由RNA進一步製造蛋白質的過程則稱為轉譯。

人體製造成熟miRNA的過程需經多道加工,如產線般切割、包裹與傳送。其中,核內微處理器是關鍵,先由兩個DGCR8蛋白質單體結合成雙體,再與核酸酶Drosha組成具功能性的切割模具。本研究發現,缺氧誘發因子(HIF-1α)(註二)如土匪般搶走了DGCR8單體,干擾其雙體形成,阻斷與Drosha組合成核內微處理器,進而抑制初始miRNA成熟。「最令人興奮的發現是HIF-1α不僅是一個轉錄因子,還能透過非轉錄模式直接干擾miRNA的成熟過程。」成大醫技系博士後研究員李婕寧表示,此現象亦見於線蟲、果蠅等,顯示其在各種生物體中的重要性。

註二:一種轉錄因子,可調控代謝、血管新生和腫瘤惡化相關的下游基因。

研究發現轉錄因子HIF-1α會劫走DGCR8蛋白質單體,進而使初始miRNA無法成熟化而失去功能,圖為研究結果示意。 圖/李婕寧提供

研究發現轉錄因子HIF-1α會劫走DGCR8蛋白質單體,進而使初始miRNA無法成熟化而失去功能,圖為研究結果示意。 圖/李婕寧提供

在實際應用上,陳百昇認為此研究成果不僅解開了miRNA生合成異常在癌症發展中的重要開關,也為未來針對miRNA異常相關疾病的臨床應用奠定了重要基石。中研院生物醫學科學研究所特聘研究員譚婉玉博士則認為該突破性發現為後續研究提供重要的理論基礎。

此項重大研究結果得來不易,李婕寧表示團隊不斷嘗試設計不同的實驗,來觀察HIF-1α與DGCR8蛋白質的動態調控過程,並提及實驗過程常碰到結果與假說不符的挫折情況,「只能不斷調整和修正研究方向來應對這些挑戰。」結果證實假設正確時,為研究團隊帶來莫大的鼓舞。

圖為觀察HIF-1α與DGCR8蛋白質複合物之動態實驗示意圖。若HIF-1α與DGCR8結合,將會偵測到螢光的訊號。 圖/李婕寧提供

圖為觀察HIF-1α與DGCR8蛋白質複合物之動態實驗示意圖。若HIF-1α與DGCR8結合,將會偵測到螢光的訊號。 圖/李婕寧提供

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