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從鰻魚發現黃疸偵測新法

102/07/23 瀏覽次數 6856
日本鰻魚因為被發現其產卵海域位於菲律賓馬尼拉海底山脈、以及近年漁獲量劇減等議題,總是報導不斷。2009年日本鹿兒島大學的林征一教授雖提出日本鰻的肌肉中具有綠色螢光蛋白質,但是其發光機制不明。日本理化學研究所共同研究團隊發現日本鰻的肌肉中所具有的綠色螢光蛋白質能與膽紅素(bilirubin)彼此結合的機制,並應用此研究成果,開發出能直接定量測定人體血清中所含有的膽紅素。
 
膽紅素是紅血球內攜帶氧氣蛋白質血紅素(hemoglobin)的代謝產物之一,血液中的膽紅素量如出現異常增加,就會沉積於組織中,出現黃疸症狀。血清中的膽紅素濃度,為評估溶血或肝臟機能的指標,是一般性健康診斷的生化學檢查項目之一,也是診斷新生兒黃疸症狀所必須的測定值。但是自1916年使用重氮化法以來,雖使用多種的膽紅素比色測量法,但都遭遇測量原理複雜、測量費時的問題。
 
研究團隊使用5條日本鰻幼苗做為實驗材料,成功解析出綠色螢光蛋白質所對應的基因序列,將此基因序列所轉譯出含有139個胺基酸之蛋白質產物,命名為「UnaG」。利用蛋白質結晶的技術,分析出 UnaG 蛋白質結構,確認UnaG蛋白質是屬於脂肪酸結合蛋白質類群(Fatty Acid-Binding Protein family; FABP family),故推測能與脂溶性小分子之配體(Ligand)相結合。並且將此基因序列分別植入大腸桿菌及哺乳類組織培養細胞,觀察UnaG蛋白質的發光現象。
 
此實驗觀察到有趣的結果,大腸桿菌並未發出螢光,而哺乳類組織培養細胞則出現螢光。從實驗結果判斷UnaG 蛋白質必須與未知的配體相結合才能產生螢光,因為大腸桿菌未有此配體,而哺乳類組織培養細胞則有此配體,造成觀察到大腸桿菌並未發出螢光,而哺乳類組織培養細胞則出現螢光的現象。再進一步詳細分析UnaG蛋白質的螢光特性,經過各式各樣的動物材料探索實驗後,發現這個未知的配體竟然是小分子化合物膽紅素(Bilirubin),能與UnaG蛋白質進行專一性的結合並發出螢光。此研究成果已刊載於美國知名科學期刊「細胞(Cell)」線上版。
 
利用UnaG蛋白質能直接與膽紅素結合立即發出螢光的特性,研究團隊成功開發出膽紅素螢光定量法,此方法能簡單迅速地測定膽紅素濃度,且能減輕對新生兒採血檢測的負擔,與目前測量法相比較,其敏感度為1000倍以上,精確度為10倍以上。而且所開發的螢光檢測試劑在輸送及保管上都無需冷凍或冷藏,相信對開發中國家或偏遠地區的新生兒醫療會有相當程度的助益。
 
此研究結果目前廣泛應用於實驗研究上,然而來自水母的GFP蛋白質和本次研究中鰻魚的UnaG蛋白質,雖然同樣可以發出綠色螢光,但螢光發光機制完全不同,兩者各具有不同的應用可能性,期待未來能活用於人類健康及疾病診斷上的試劑開發。(本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)

責任編輯:馬千惠|德州大學分子遺傳及微生物研究所
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