NHRI Communications
會議報導
2003 研究資源活動: 結構生物資訊學研習會
「結構生物資訊學研習會」由本院與國立清華大學生物資訊中心、國立交通大學生物資訊中心合作，並由國科會基因體醫學國家型科技計畫支援，於9月5日舉辦演講課程，邀請到清華大學的呂平江教授，交通大學的黃鎮剛教授與楊進木教授，介紹蛋白質結構資料庫、蛋白質結構檢視方法與工具，蛋白質結構模型建構，以及蛋白質分子交互作用之結構模型等主題，並於9月8日配合舉辦電腦實習課程。本次課程希望藉由深入淺出的內容安排，以及分析軟體的實際操作，協助與會人員迅速掌握結構生物學領域的發展重點，以結合其原有專長，開創更寬廣的研究空間。
分析蛋白質的結構以預測蛋白質的功能，是結構生物資訊學的主要目標，也是基因體醫學重要領域。蛋白質最大的特性就是會形成二級，三級或四級結構，而且蛋白質如果無法形成正常結構，就無法行使正常的功能，造成病變。例如引起狂牛症的Prion蛋白，是因為beta 結構在腦內堆積而致病，而它的alpha 結構則不會產生病變，這兩種不同的結構，其序列是完全相同的，因此僅僅分析Prion的DNA或蛋白質序列是不夠的，一定要進行蛋白質結構分析才能明瞭Prion的致病原因。
由於蛋白質結構的預測分析，需要從序列分析著手，要熟悉的資料庫以及分析工具很多，在演講與實習課程中，呂平江教授與黃鎮剛教授一一介紹了這些資料庫和分析工具的內容及使用方法，如：SwissProt蛋白質序列資料庫，PDB結構資料庫，RASMOL、SWISS PDB Viewer等結構檢視工具，SCOP及FSSP結構分類資料庫，Pfam、PIR 等protein family資料庫，以及ExPASy分析工具網站等。
蛋白質結構分析可以應用於鑑定生化反應的關鍵分子、設計藥物，以及開發疾病治療方法。在課程中呂平江教授特別以Xenical為例，說明蛋白質結構分析和藥物設計的關係。Xenical可以在腸道中有效的和lipase結合，使得lipase無法分解脂肪，以致食物中的油脂未經消化吸收即排出體外，達到以藥物減低脂肪攝取的效果。對lipase蛋白的結構和功能的完全掌握，是Xenical研發成功的關鍵。藥物研發需要探討蛋白質分子之間的交互作用，這個主題由楊進木教授介紹，首先根據蛋白質序列進行結構預測，建立結構模型，再以Molecular Docking的方法探討二個分子交互作用的關鍵結構，從而設計適當的分子組合，最常應用在酵素(enzyme)與受質(substrate)的分析，以及抗原和抗體結合的結構分析上。楊老師特別以其實驗室所預測出來的SARS病毒的1Q1X protease結構作為實例，說明進行序列分析、建立酵素與受質分子交互作用模型，進而預測蛋白質結構的原理與步驟。
由於藉由實驗方法解出蛋白質結構很不容易，目前蛋白質結構的研究趨勢為採用homology modeling，也就是利用蛋白質序列的同源分析來預測未知蛋白質的結構，其預測的正確率約為60~70%，顯示這個方法的改進尚有很大的研究空間。呂平江教授特別介紹了其所研發的SARST結構比對搜尋工具，這個工具藉由演算法的改進，大大縮短了以序列進行結構比對所需的時間。對於新發現的蛋白質序列的結構分析方面，黃鎮剛教授則說明如何尋找remote homolog，從而進行結構預測分析，這也是結構生物資訊學的熱門領域。