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人類使用抗生素來殺死細菌已有80年的歷史，然而，隨著細菌的抗藥性不斷增強，醫學界也必須不斷發展新型抗生素以玆對抗。直到今日，全球醫學界對於醫院內細菌抗藥性所可能造成的致命性感染之突發災難，甚為憂慮不安。

2009年5月19日美國國家科學院期刊(PNAS)網站，刊出本院基因體研究中心助研究員馬徹博士主持並與翁啟惠院長合作，共同發表的一篇有關細菌表面關鍵酵素PBP1b的完整蛋白質立體結構之論文。由於這篇論文補足往昔相關研究的關鍵空白處，似最後一塊拼圖補白般，預計可以加速促成新型抗生素的發明。同時這也是台灣第一個成功解構出來的膜蛋白結構。

從80年前起，第一代抗生素盤尼西林開始，至今證實能夠有效殺死細菌的抗生素超過1千多種，而臨床常見使用約有150多種之多。盤尼西林及衍生物之所以能夠殺死細菌，是因為能夠在細菌細胞壁合成過程中的一個重要關鍵酵素「轉胜肽酶」 (Transpeptidase, TP)上抑制其作用，進而阻止細菌生長。但是，如果長久使用相同抗生素，將造成TP酵素產生突變，細菌即產生抗藥性。

雖然，抗生素可以有效對抗細菌；然而，究竟是細菌表面的那一個區塊負責細胞壁的生成?為什麼抗生素有效？抗藥性到底發生在那個環節？怎麼樣的開發新型抗生素策略才能確保效力？這些種種疑惑，都仍存在科學家心中。此次，馬徹博士實驗室團隊投注5年的珍貴時光，以其最新的PBP1b立體結構，一次補足提供全數答案。

馬徹博士表示，就像科學鑑識一樣，要揭開上述種種謎團的答案，他首先必須以充足的材料重建現場。為此，其團隊研究出一套方法，在實驗室製造出足量的「轉醣酶」 (Transglycoslyase, 即TG)，並瞭解其活性。TG即是細菌表面的另一關鍵性酵素，也是研發新抗生素的另一新標的。而這TG酵素與TP往往結合成PBP1b的大結構。(此工作已在2008年發表於PNAS以及受到Nature Drug Discovery推薦)

接下來的重要課題，就是要能夠以更微觀的角度去調查這整個事情的來龍去脈。馬徹博士團隊乃使用X-光繞射與結晶的技術，辛勤反覆操作分析，終於解出PBP1b的全部結構。研究團隊表示，PBP1b是一個大的酵素蛋白質，呈現一個立體結構，包含四個重要的區塊：TG、TM、TP、以及UB2H。

從這個立體結構，可以看出TG區塊會利用一個叫作lipid II的醣脂物質，像是在編織一般，持續的做出細菌的細胞壁，這個動作發生在細菌繁殖的時候，一直至細胞分裂完成。

研究團隊所研發出的這個立體模型，包含了Moenomycin抑制劑的分子結構。Moenomycin是目前唯一已知可抑制TG區塊作用的分子，目前係只用於家禽、家畜類動物的飼料添加劑，在人體內毫無作用。不過，如果能瞭解其抑制TG的機制，科學家就可以在相同基礎下，尋找能夠在人體內發揮抑制TG效果的新抗生素。因此，該團隊提出的這Moenomycin與TG作用的立體模型與3D動畫，等於是還原整個場景。

在這個模型裡，可以清楚的看到TM區塊，一個螺旋形的分子，如何的插入細胞膜，像是打樁一樣，讓細胞壁的形成有所依靠。因此，除了針對TG外，倘若能去除TM的附著力，也可能是發展新抗生素的一個好辦法。

馬徹博士表示，原先只是單純地想解出PBP1b的結構，卻意外地獲得許多新知識與新線索，這個成果讓團隊雀躍不已，同時也把一個任務變成好多個任務。他們將更樂觀，邁向解決細菌感染不治現象之目標。

此研究還有另外一項重要意義，那就是本研究是台灣第一次解構出來的膜蛋白結構。膜蛋白的研究十分困難，多年來全球實驗室皆少有瞭解，遑論突破。目前科學界所解出的分子結構資料庫內(Protein Data Bank, http://www.rcsb.org)，約有六萬個生物巨分子結構，膜蛋白資料卻僅佔不到1%。而所有蛋白質中，30%係屬於膜蛋白；以及超過50%的藥物，係作用於特定膜蛋白上。膜蛋白可說是人類對它瞭解甚少，卻非常關鍵的分子生物對象。馬徹博士此次研究成果，同時提供科學家對膜蛋白進階的深入瞭解。