Transcript 簡報檔 - 國立臺灣大學
闡釋受損基因修復機制 癌症臨床應用基礎
Prof. Grzegorz Ira
貝勒醫學院
Baylor College of Medicine Prof. Patrick Sung
耶魯大學
Yale University Prof. Anna Malkova
愛荷華大學
University of Iowa
冀宏源助理教授 國立臺灣大學 與中研院合聘
National Taiwan University Academia Sinica
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癌症連續31年居十大死因之首
民國101年 國人十大死因 正常細胞 排名 死因 惡性腫瘤 心臟疾病 腦血管疾病 肺炎 糖尿病 事故傷害 慢性下呼吸道疾病 高血壓性疾病 慢性肝病及肝硬化 腎炎、腎病症候群及腎 病變 每隔多久有1人 死亡 12分2秒 30分41秒 47分31秒 56分25秒 56分37秒 1時16分28秒 1時23分5秒 1時45分24秒 1時45分38秒 2時1分28秒 癌細胞
Photos courtesy of G. S. Martin
資料來源：衛生福利部（原衛生署）
基因損傷（如DNA雙股斷裂）、修復、與癌症。 輻射線 環境中的突變劑 DNA複製受損 DNA雙股斷裂 自由基的攻擊 修復受損的DNA 細胞凋亡
若修復DNA的反應失調則
•••• 安潔莉娜裘莉 • 基因體的不穩定，如染色體 的斷裂等 • 老鼠的胚胎無法發育 • 癌症的高發生率 遺傳性乳癌 : BRCA基因突變 • 不孕等性狀
“同源重組”反應修復DNA的機制
斷裂的雙股DNA D-loop 結 構 單股DNA 同源配對及交 換 聚合酶進行複製 DNA修復完成
哪些基因參與聚合酶修復DNA的反應
?
D-loop 結 構 聚合酶進行複製 DNA修復完成
Prof. Grzegorz Ira
貝勒醫學院
Baylor College of Medicine Prof. Anna Malkova
愛荷華大學
University of Iowa
以遺傳學和酵母菌為研究材料
Pif1解旋酶 能幫助細胞有效的修復受損的DNA 酵母菌 Pif1解旋酶： 解開雙股螺旋DNA
Molecular Cell Biology, 2013
Pif1解旋酶促進修復DNA的分子機轉尚未 明暸
D-loop 結 構 聚合酶進行複製 DNA修復完成
生化學研究
體外建構反應系統 遺傳學研究 生物性狀
建構體外同源重組反應系統
至少須13種高純度的蛋白質 D-loop 結 構 聚合酶進行復製
Rad51, RPA, Rad54 RFC1, RFC2, RFC3, RFC4, RFC5, PCNA, Pol3, Pol31, Pol32, Pif1
DNA修復完成
Prof. Patrick Sung
耶魯大學
Yale University
冀宏源助理教授 國立臺灣大學 與中研院合聘
National Taiwan University Academia Sinica
純化蛋白質來建構體外同源重組反應系統
酵母菌和細菌的 蛋白質表達系統 大量養菌約24-48升 細胞破碎 細胞萃取物
Lehninger Principles of Biochemistry, 2013 Molecular Cell Biology, 2013
在冷房進行蛋白質純化 得到高純 度的蛋白質
同源雙股 DNA Rad51, Rad54 同源重組反 雙股DNA斷裂所 產生的單股DNA 應 Pif1解旋 4分 常 突 變 酶 DNA複製 以修復缺 失的DNA D-loop 結 構 D-loop 結 構 DNA 聚合 酶 Pif1解旋 酶 DNA複製以修 復缺失的DNA 8分 常 突 變 須13種高純度的蛋白質
Rad51, RPA, Rad54 RFC1, RFC2, RFC3, RFC4, RFC5, PCNA, Pol3, Pol31, Pol32, Pif1
單股 DNA
Pif1解旋酶促使DNA聚合酶能有效地複製DNA，以完成DNA 修復及維持基因體的穩定性 斷裂的雙股DNA 聚合酶 Pif1解旋 酶 聚合酶進行複製 D-loop 結構 Pif1解旋酶失活的狀況 下 Pif1解旋酶解開雙股 DNA DNA修復完成 DNA異常
基礎研究到臨床醫學應用
在癌症細胞株，抑制Pif1的活性會促使癌細胞凋亡 1.
篩檢臨床癌症病人的 Pif1解旋酶表達量，來研 究Pif1解旋酶與癌症治療 的臨床醫學實驗。 2.
高純度的Pif1解旋酶可 用於建構藥物篩選平台， 來研發Pif1的抑制劑。
Cancer Research, 2011, 71(14) 4998
從生化學的研究來探討DNA修復的分子機轉 癌症 同源重組 基因多樣性 結構及單分子研究 細胞及動物實驗 生化機制探討 癌症的診斷與治療
誌謝 國立臺灣大學 （深耕計劃） 國立臺灣大學生命科學院 國立臺灣大學生化科學研究所 中央研究院生物化學研究所 行政院國家科學委員 會
冀宏源實驗室研究團隊