冠狀病毒之核殼蛋白功能和結構探討

抗病毒藥物開發

本實驗室之研究領域主要分為兩個部份：(1) 感冒病毒(HCoV-229E、HCoV-OC43與H1N1)之核殼蛋白與核酸結合功能和結構探討；(2)抗癌藥物之研發與抗癌機制之探討，分述如下：

1. 感冒病毒之核殼蛋白與核酸結合功能和結構探討:

冠狀病毒之核殼蛋白與核酸結合功能和結構之探討

自從2002年冬到2003年春，SARS冠狀病毒肆虐全球，並造成嚴重急性呼吸道症候群(Severe Acute Respiratory Syndrome，SARS)，此時全世界再次興起冠狀病毒的研究風潮。依照血清學分析，人類冠狀病毒229E及OC43分屬於冠狀病毒之第一群組和第二群組，此二種病毒主要會引起人類急性上呼吸道感染，為一般人類普通感冒之主要致病原。人類冠狀病毒229E及OC43之核殼蛋白(nucleocapsid protein)為病毒主要結構蛋白之一，為一個高電荷、高親水性的鹼性蛋白質。此種蛋白的主要功能是與病毒RNA結合，並形成螺旋狀的核殼結構(nucleocapsid structure)，進一步組成核醣核殼蛋白複合體(ribonucleoprotein，RNP)而形成病毒的核心，使病毒RNA在恆定的構形下進行複製與轉錄。截至目前為止，還沒有任何文獻是針對人類冠狀病毒229E和OC43核殼蛋白之生物化學及生物物理的特性來進行研究。經過序列比對後發現，冠狀病毒之核殼蛋白雖具有些許保留端，但彼此間的相似性卻不高，因此推測冠狀病毒核殼蛋白之生物化學及生物物理的特性也會有所不同。本實驗室主要是針對人類冠狀病毒229E和OC43核殼蛋白之生物化學、生物物理及免疫學的特性進行一些重要的研究，計劃的結果也將會對於藥物、疫苗及診斷方法的開發有相當大的幫助。

A型流感病毒H1N1核殼蛋白之穩定性及其核酸結合功能與結構之探討

流感病毒在分類學上屬於正黏液病毒科(Orthomyxoviridae)，分為A、B、C三型。其中人類常見的A型流感病毒有西班牙流感(H1N1)、亞洲流感(H2N2)與香港流感(H3N2)，本實驗室以A型流感病毒H1N1作為研究的病毒株，來了解其核殼蛋白之特性。H1N1核殼蛋白(nucleoprotein)分子量為56kDa，會結合到病毒的genome RNA，從ribonucleoprotein(RNP)複合物起約間隔20個nucleotides。流感病毒之核殼蛋白主要的功能是包裹病毒的核酸，並且在病毒的增生的過程中扮演調節的角色，其中包括複製(replication)、轉錄(transcription)、包裝(packaging)與病毒的成熟(maturation)。此外，核殼蛋白也會與感染細胞的蛋白產生交互作用，包括actin、nuclear import components、export apparatus與nuclear RNA helicase。本實驗室主要針對H1N1核殼蛋白進行生物化學與生物物理方面之相關研究，以解開其結構與功能的奧秘。

2. 核酸結合之抗癌藥物研發與抗癌機制探討:

本研究題目主要是以抗癌藥與目標物的結合機制及其在癌症疾病的治療作一系列的探討。抗生素Mithramycin 和Chromomycin A3 是一種鍵結於DNA的aureolic 類抗癌藥物。 其活性主要來自於干擾DNA的複製及轉錄作用，並運用於臨床的癌症治療上。此類藥物藉由單一的二價金屬離子鍵結於富含G/C的DNA雙螺旋序列組成的次溝(minor groove)上，而明顯使次溝變得比先前寬闊。在之前的研究證實，當沒有DNA的情況下，二價金屬離子可以形成金屬離子aureolic 類藥物聚合體。現今有許多的抗癌藥物會利用金屬離子所結合行成的複合物而導致癌細胞的死亡，可以增加其應用在人類惡性腫瘤治療的潛力。因此本計劃我們將研究aureolic類抗癌藥物與其他不同金屬離子構成複合物的能力(結合力和相對配位)，並且評估此類聚合物的生化功能、抑制topoisomerase I及細胞毒性。