第 405 期

研究發展
建構全基因體規模之克雷伯氏肺炎菌的代謝網絡
NHRI researchers develop an experimentally validated genome-scale metabolic reconstruction for Klebsiella pneumoniae



克雷伯氏肺炎菌（Klebsiella pneumoniae）是隸屬於革蘭氏陰性（Gram-negative）腸內菌科（Enterobacteraceae）中的一種伺機性感染的病原細菌，可能會嚴重感染免疫力下降的患者，而引起肺炎、敗血症或泌尿道感染，嚴重的還有可能會形成化膿性的肝膿瘍（liver abscess），因此對台灣的公共衛生造成很大的威脅。

一般相信微生物具有不同的代謝能力是造就其獨特生物特性的主要原因，因此推論克雷伯氏肺炎菌的代謝能力可能是造就其引發疾病的一個可能的重要因素；為瞭解克雷伯氏肺炎菌的代謝網絡，本院與美國加州大學聖地牙哥分校Dr. Palsson實驗室合作，旨在建構全基因規模的克雷伯氏肺炎菌的代謝網絡，由於Klebsiella pneumoniae MGH 78578 為臨床菌株，且已經有完整的基因註解，此研究乃以其為標的菌株。

本研究運用系統生物學的基礎架構以瞭解克雷伯氏肺炎菌MGH 78578的代謝網絡模式，所使用的策略先是利用該菌株的基因註解來推論其具有的功能蛋白質，將這些功能蛋白質所能催化的代謝反應方程式逐一建構起來，形成一個完整的全基因型代謝網絡模式，網絡建構過程中再輔以文獻資料或實驗結果來修飾與改善網絡模型，最後建構出一個具有實驗驗證的代謝網絡重建模型，這個模型在定性與定量的模擬上都與實驗數據相當一致，研究團隊相信此模型可以有效地反應出克雷伯氏肺炎菌的代謝行為。藉由此模型的建立，將可以運用於深入瞭解微生物的代謝行為、進行代謝工程的模擬，並進一步找出可能的標靶藥物。

此研究從2008年開始執行，成果發表於 2011年的Journal of Bacteriology Apr;193(7):1710-1717。


《文/圖：群體健康科學研究所熊昭所長、陳豐奇助研究員、廖玉潔博士後研究員》