第 404 期

學術交流
陳新副研究員赴美國哈佛大學醫學院進修心得感想
Dr. Xin Chen shares her experience and thoughts on sabbatical at Harvard Medical School

本院生技與藥物研究所陳新副研究員獲得國家衛生研究院與國科會支持，於2009年8月赴美前往隸屬哈佛大學醫學院（Harvard Medical School）之美國國家科學院院士Tom A. Rapoport博士所主持的研究室進修一年。Rapoport博士現任教於哈佛大學醫學院細胞生物學系，是細胞與結構生物學領域中執牛耳之重量級學者，其學術成就備受肯定，曾獲頒美國藝術與科學院院士及美國國家科學院院士等榮譽，具有極高之國際學術聲望。Rapoport博士專攻蛋白質於內質網間進出的轉運過程，以及內質網在形態學上的形塑與維持，而且持續不斷地在Nature、Science與Cell等頂尖國際期刊，發表許多重要的研究成果。

Rapoport博士目前研究主題之一即為內質網相關蛋白質降解（Endoplasmic Reticulum Associated Protein Degradation，以下簡稱ERAD）的過程中，錯誤摺疊蛋白自內質網運輸至細胞質由蛋白酶體降解的機制，尤其關注於鑑定輸送受質的蛋白質孔道。內質網相關蛋白質降解機制為細胞中內質網代謝摺疊錯誤的蛋白途徑，而經由ERAD所進行降解之錯誤摺疊蛋白被定義為「ERAD受質」。ERAD機制通常是透過凝集素（the lectins）或內質網之伴護蛋白（chaperones）來辨認錯誤摺疊蛋白中的次結構，例如：蛋白暴露出的疏水性區域、損壞的半胱氨酸（cysteine residues）或不成熟的醣基修飾等，進而辨識出錯誤摺疊的ERAD受質，並使用各具特異性的泛素-連接酶複合體系統（ubiquitin ligase），將錯誤摺疊蛋白經由泛素化（ubiquitination）標記後，使用ATP水解酶複合物（哺乳動物細胞中的Valosine-containing protein；VCP，亦稱為p97）將蛋白質由內質網拉出。p97利用水解ATP產生之熱能，提供運輸機制中所需的能量，將ERAD受質自內質網運送至細胞質。由於蛋白酶體系統（proteasome system）位於細胞質內，因此錯誤摺疊蛋白必須由內質網系統運輸回細胞質中，被泛素化後之ERAD受質再由細胞質的蛋白酶體（proteasome）辨識並將之降解。而ERAD機制中受質如何由內質網運輸至細胞質之完整機轉仍待繼續深入研究釐清。

陳副研究員藉此進修機會，參與Rapoport博士ERAD研究主題，並與Adrian Salic博士（目前亦任教於哈佛大學醫學院細胞生物學系）密切合作，探討Sonic Hedgehog（Shh）蛋白於細胞中經由ERAD降解的機制，研究成果概述如後。由Shh蛋白啟動之訊息傳遞途徑於後生動物的發育過程中扮演重要角色；Shh蛋白屬分泌性的蛋白，於基因轉譯後，必須經由內質網修飾，並歷經獨特的自我截切機制之修飾後，始具活性。目前已知Shh蛋白以本身具有之酵素活性，接合膽固醇分子至其胺基端（N-terminus），並自行截切其前趨蛋白，截切後的Shh胺基端片段形成一訊息分子，方可啟動下游之訊息傳遞。Shh蛋白中，由具有高度演化保留性的特定半胱氨酸賦予截切酵素催化活性。隨後，研究證實Shh蛋白遭受截切後所產生的羧基端（C-terminus）片段會經由ERAD而被降解。這是首度被發現位於內質網膜內持續由ERAD機制降解之內生性受質；且此受質之降解需要位於內質網膜上的泛素連接酶（ubiquitin ligase）HRD1、其交互作用分子SEL1，以及細胞質中之ATP水解酶p97等分子之參與，蛋白酶體才得以將受質降解。上述合作研究成果已於陳副研究員赴美進修期間完成，且已刊載於2011年3月份的Journal of Cell Biology期刊（題名為Processing and turnover of the Hedgehog protein in the endoplasmic reticulum）。未來，陳副研究員研究團隊將以Shh受質為實驗模式，進一步發掘並驗證各種面向的ERAD途徑。

赴美期間除積極建立密切的學術合作與交流外，身處於學風頂盛的國際頂尖學府哈佛大學醫學院，體驗了熱絡的科研氛圍、豐富的硬體設施以及人才濟濟的學術風氣等等，獲益匪淺，謹藉此機會回顧並與同仁分享。2009年8月，陳副研究員抵達美國波士頓後隨即進入Rapoport博士實驗室展開研究工作。為了親身執行各項實驗，並使用該機構內各項軟硬體設備，首先是參與一連串的實驗安全及設備操作訓練課程，並且獲得實驗室操作的認證許可；同時Rapoport博士亦召集了ERAD相關研究人員與陳副研究員共同討論，此舉有助於與Salic博士的合作關係，並促進研究執行效率。Rapoport博士與研究團隊的互動關係極佳，常與研究人員並肩討論及寫作，共同準備即將投稿的期刊論文，過程中一旦有任何的爭議或問題都可以立即獲得討論、改善與解決辦法。Rapoport博士帶領研究團隊的方式具有效率極佳的快步調，卻同時也保有著相當的節奏感，這樣的風格充分激發研究人員的創意與執行力，造就了質量兼具的豐碩研究成果。

進修過程中最令陳副研究員印象深刻的就是各項不同的科研討論集會。尤其是細胞生物學系每週例行舉辦的PI午餐聚會，此聚會原屬該系所PI自發性舉辦的討論聚會，各PI輪流於聚會中分享尚未發表的研究成果；該聚會並不對外開放，所幸Rapoport博士協助，讓陳副研究員與同時期在Rapoport博士研究室進修的研究人員Connie Jeffery博士（任教於伊利諾大學芝加哥分校）得以參與旁聽，不但使其瞭解各個研究室的研究目標與最新發展，也增廣了科研討論的視野。值得一提的是，該系所每週有項有趣的例行聚會（pizza talk），這項聚會則是由學生及博士後研究人員分享研究進展，並不時舉辦學術演講活動，由哈佛醫學院內的師資社群發表醫學相關的主題演講，參與的人數眾多，討論也十分熱絡；另有頻繁舉辦的下午茶聚會，研究人員以較輕鬆有趣的方式討論彼此的實驗與研究進展，談科研也聊生活。以上不受限的密集討論活動，多半備有pizza茶點可以取用，足見當地的研究人員將科研工作與生活樂趣融合的態度，也藉由這樣的討論激盪出更多科研的想法與新方向，賦予科學研究無窮的樂趣。

除了在Rapoport博士研究室進行的研究工作外，2009年10月陳副研究員亦於該系所的重要學術活動（Retreat day）中張貼發表壁報論文；爾後，陳副研究員對於ERAD及細胞蛋白質品管及降解相關研究的興趣，於2010年5月與其他研究人員一同前往冷泉港實驗室（Cold Spring Harbor Laboratory）參加以ER伴護蛋白為主題的會議及訓練課程，吸收最新的資訊。此外，陳副研究員也參加了由哈佛大學醫學院博士後研究人員組織舉辦的研習會與博士後研究人員職涯發展課程，主題包括「如何撰寫美國國家衛生研究院（NIH）及各類研究計畫書」、「如何發表學術演講」、「如何管理實驗室」、「如何撰寫科學論文」…等，收穫豐碩。而關於實驗技術方面，哈佛大學提供的課程也非常豐富，針對各項研究方法頻繁舉辦核心課程（NanoCourse），例如螢光影像分析、共軛焦顯微鏡等，有些課程則搭配了實作的內容，深入探討實驗方法的應用，十分實用。上述各項課程無論對於研究人員的素質（包括研究方法與實驗技能）或是軟硬體設施之充分應用，都具有相當程度之提升效果。

陳副研究員於進修期間，仍頻繁透過電子郵件、網路電話等聯絡工作，並與實驗室的所有研究人員即時討論實驗結果，同時也分享與討論期刊論文，因此關於既有研究計畫的執行，與實驗室的運作均如常進行；而集結以往研究成果所撰寫的期刊論文亦順利投稿發表。

經過這一年來於人文薈萃的哈佛大學醫學院之進修洗禮，過程中除了盡心於實驗執行等研究工作外，也密集參與了科研集會及研習課程，激盪出許多對於管理執行研究計畫與運作實驗室的想法。其中有創新的概念，亦有修正的目標，助益極深。國衛院是一個年輕的研究機構，也擁有相當多自國外攻讀博士或博士後研究訓練多年後歸國的年輕研究人才。而出國進修提供了珍貴的機會可以學習、充電及獲取最新的研究趨勢與方向，因此，陳副研究員衷心期盼國衛院與國科會未來能持續規劃提供多元化進修資源，讓PI盡力奉獻於繁忙的研究工作之外，也能尋求進修機會充電思考，開拓並提升對於科研工作的深度視野與展望。最終，再次感謝國家衛生研究院與國科會的支持，讓陳副研究員順利完成進修理想。
《文：生技與藥物研究所吳佳靜研究助理撰稿；資料來源：陳新副研究員提供》