結構基因體學專題

結構基因體學在台灣的進展 [ 下載 PDF ]

周三和

結構基因體學是一門方興未艾的熱門科學，配合基因體定序及生物資訊的發展，它將對現代生物科技及藥物研發將產生極深遠的影響。本文敘述台灣在此一重要領域有關硬體及軟體的進展，希望能夠拋磚引玉，吸引更多研究人員及學子進入此一先進領域，以加速台灣在生物科技的發展。

生物資訊在結構基因體學的應用 [ 下載 PDF ]

呂平江, 劉益忠, 賴思明

結構基因體研究的目的是要以實驗及理論計算的方法來決定蛋白質的三度空間結構。蛋白質的結構資訊不僅對功能的註解有用，對新藥的研發也很重要，另一個目標是希望提供每一個蛋白質家族至少有一個代表性的結構。如何在眾多的候選者選出目標來決定結構是非常重要的，因此利用生物資訊的方法來分析序列及結構的資料，以提供目標蛋白的選擇就成了結構基因體計畫的第一步。我們可以藉由比較已知的資料庫資料，預測及分析目標蛋白，來幫助結構學家選擇目標，並提供一個溝通及協調的平台。

克雷伯氏肺炎桿菌核磁共振結構基因體學研究 [ 下載 PDF ]

羅世奇, 羅元超, 江盛國, 潘韻如, 陳金榜

依據衛生署的資料，肺炎在臺灣十大死因中幾乎年年上榜。而導致肺炎菌種之一的克雷伯氏肺炎桿菌 (Klebsiella pneumoniae, KP) 更是造成台灣社區和院內感染的前五大致病菌之一。在一些免疫力差的病人 (如糖尿病) 身上常造成伺機性感染，引起敗血症合併化膿性肝膿瘍，其中有一成病人會伴隨腦膜炎和轉移性眼球炎。最近流行病學調查發現，台灣因抗生素濫用造成 KP 菌抗藥性基因突變，甚至衍生出新品種，大大增加了治療上的困難。有鑑於此，國家基因體計畫將 KP 菌列為重點研究菌群之一，本實驗室則為 KP 菌功能性結構基因體學群體計畫之一員。根據國衛院蔡世峰博士的基因定序團隊與其他研究組所發現的毒性因子和抗藥性組群，我們挑選出相關標靶蛋白，並將利用旋光光譜儀及核磁共振光譜儀研究這些標靶蛋白的三維立體結構，以探討結構與功能之關係，期能幫助發展治療 KP 菌所衍生相關疾病之藥物。

植物病原菌 Xanthomonas Campestris 的結構基因體研究 [ 下載 PDF ]

周三和

本文主要報導中興大學生化研究所在植物病原菌 Xanthomonas campestris 結構基因體學研究的最近進展。結構基因體是一門最近快速發展的跨領域科學，其中包括生物資訊學、核磁共振學、X 光晶體繞射學、功能基因體學及蛋白質體學等等。它的順利推展對現代生命科學、生物科技及藥物研發都將有極深遠的影響。目前本團隊已做出初步的成績。相信假以時日，台灣的微生物結構基因體學將在國際上佔一席之地。

國家同步輻射研究中心高效能蛋白質結晶學設施之發展現況 [ 下載 PDF ]

趙俊雄, 簡玉成

蛋白質結晶學是鑑定生物分子三度空間結構的最有力工具之一，配合同步輻射光的高亮度及能量可調性，可以大幅提昇生物分子的結構鑑定速度，足以滿足基因體學及藥物設計等需要大量分子結構資料等研究的需求。為此，國家同步輻射研究中心特別興建兩座高效能蛋白質結晶學光束線，其中一座為針對未知蛋白質結構解析用途，能量範圍從 6.5 至 19 仟電子伏特 (keV) 之多波長異常繞射 (MAD) 光束線，另一座為供晶體篩選、藥物設計以及高解析度結構分析用，能量為 12 至 14 仟電子伏特之單色光 (mono) 光束線。使用最成熟可靠的光束線技術，配備最先進的面積偵測器系統、高速高效能的計算及網路環境、自動化的樣本裝卸系統，及友善的數據收集與控制系統，MAD 光束線一年約可收集 800 組 MAD 數據，單色光光束線一年約可收集 1200 組高解析度數據。

高效能大分子結晶學相位解析技術之發展現況 [ 下載 PDF ]

江佳旺, 李宜靜, 林麗瑩, 謝東儒, 詹迺立

X 射線結晶學是目前鑑定生物巨分子三維結構最有效、解析度最高且最廣為採用的技術。以此方法進行結構鑑定涉及以下幾個步驟：樣本的純化與結晶、繞射數據的收集、繞射波相位角的鑑定，以及三維結構之建構與修正。除了晶體的取得一直是結構解析過程中主要的瓶頸外，相位角鑑定亦是此技術成功與否的關鍵之一。近年來由於同步輻射光源使用日益普遍，其波長可調的特性搭配具有異常散射能力的晶體，使我們可使用多波長異常散射法快速解決相位問題，本文將介紹此方法的原理及執行方式。

X 光晶體繞射與核磁共振在胃幽門螺旋桿菌的結構基因體之研究 [ 下載 PDF ]

程家維, 孫玉珠

蛋白質的立體結構是近幾年用來研究生物功能的熱門主題，X 光晶體繞射與核磁共振為此領域中相當重要的方法。國立清華大學生命科學院結構生物實驗室在國家科學委員會基因體醫學國家型科技計畫的支持下，進行胃幽門螺旋桿菌結構基因體之研究。在本文中，將介紹這兩種方法的原理及如何應用在胃幽門螺旋桿菌之結構基因體的研究。蛋白質必須具有正確的摺疊，才能執行它應有的生物功能。因此可以藉著研究蛋白質立體結構，來了解此蛋白質的生物功能。同時可以精確地決定蛋白質的功能區域以及關鍵的胺基酸，此方法可達到高於奈米的原子解析度。

膜蛋白的結構生物學研究 [ 下載 PDF ]

馬徹

膜蛋白是一種重要的蛋白質，是使細胞能夠正常運作的重要組成之一。它們負責細胞內外像是離子傳導、分子傳輸、酵素反應及訊息接收等重要工作。膜蛋白的正常運作對於生物功能非常重要，異常的膜蛋白與許多嚴重的疾病有密切的關係。最近結構生物學的發展對於膜蛋白的結構有更深入的瞭解，具原子解析度的膜蛋白之三維空間結構是瞭解它們的功能及作用機制不可或缺的重要資訊。

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超精密加工技術 [ 下載 PDF ]

許巍耀, 郭慶祥, 陳峰志

為配合國內光電產業之蓬勃發展，儀器科技研究中心在既有之傳統光學加工與精密光機元件、微光學元件以及非球面光學元件之加工與檢測技術能量上，於 94 年度引進五軸超精密鑽石車削輪磨機，以擴展完整的光學工程技術陣容，滿足多樣性之研發需求。本設備可進行單點鑽石車削與超精密輪磨，除了軸對稱之光學元件與模仁加工外，亦可進行自由曲面加工。而在超精密加工技術領域中最基本的就是加工設備，其次才是配合的加工技術。因此，本文針對超精密加工設備，以及單點鑽石車削與超精密輪磨技術分別介紹說明。

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光學系統中的雜散光與抑制 [ 下載 PDF ]

何承舫, 黃鼎名, 張勝聰

雜散光為光學系統中不需要或是額外衍生出來的光線，雜散光的出現會降低對比、影像品質，嚴重者會導致系統或是任務失敗，因此抑制雜散光是相當重要的課題。雖然無法完全使雜散光消失，但是適當的光機設計 (opto-mechanical design) 將可以有效的抑制雜散光在合理的程度內。本文將討論雜散光的成因、雜散光抑制的基本概念、雜散光分析的方法以及在實務上的應用。

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準分子雷射拖曳式加工六角形微透鏡陣列之模擬分析 [ 下載 PDF ]

王述宜, 黃俊欽

本文針對六角形微透鏡陣列製作技術進行電腦程式模擬與分析。拖曳式加工就是以工件相對於雷射光束運動；在加工一道圓弧形微溝槽後，將工件旋轉 90 度，再加工另一道圓弧形微溝槽；所以拖曳式加工兩次後即可獲得直角座標排列的微透鏡陣列。本研究首創以準分子雷射拖曳式加工三次；加工一道圓弧形微溝槽後，將工件旋轉 60 度，重複兩次後即可獲得六角形座標排列的微透鏡陣列。以程式模擬加工後的幾何形狀，並討論微透鏡的軸對稱性，以期掌握高形狀精度的非球面微透鏡陣列之相關三次元微製造技術。