特稿同步輻射蛋白質結構鑑定核心設施啟用典禮相關資料基因體醫學國家型科技計畫 —

特稿
同步輻射蛋白質結構鑑定核心設施啟用典禮相關資料






基因體醫學國家型科技計畫 —
同步輻射蛋白質結構鑑定核心設施


簡玉成（光束線組）








基因體醫學國家型科技計畫
依據行政院第二四四三次院會於1995年8月14日 通過之「加強生物技術產業推動方案」，及1996年舉 行之第五次全國科技會議決議，國科會和衛生署將基 因醫藥相關之研究，整合成跨部會之「基因醫藥衛生 尖端計畫」，於1998年起開始執行。該計畫邀集全國 醫學中心與研究單位近百位科學家及醫師投入「基因 體醫學」研究行列，針對基因體基礎研究、基因治療、 基因藥物開發、遺傳疾病、實驗動物供應、環境毒理 遺傳基因、與科技對倫理、法律、社會之影響等領域 進行研究。計畫執行三年期間，在致病基因的發現步 驟、功能及致病機轉的研究、發展疾病的動物模式、 基因晶片技術、細胞治療方法、疾病預防方法等方面， 都已有所成就。與此同時基因體研究也已快速的在全 世界熱烈展開，相關產業亦將是二十一世紀的明星事 業。由於國內已有相當好的人才，研究與開發的技術 也有一定的基礎，加上民間對於生技產業的投資，生 技產品的尋求日益積極；國科會便於2001年邀集各相 關部會，推動成立『基因體醫學國家型科技計畫』， 做為台灣生物科技起始計畫的第一個階段。
此國家型計畫由中央研究院陳長謙副院長擔任總 主持人（現為賴明詔副院長），台大醫學院陳定信院 長擔任共同主持人，與工作小組成員展開相關之規劃 工作。執行方式由計畫辦公室依工作小組規劃範圍對 外徵求研究計畫及核心設施；同時，協同各部會提出 之計畫，提供產業界參與相關研究，並配合適切的國 際合作，期能透過此計畫的執行促成國內基因體醫學 相關研究之資源整合。以基因體為基礎，針對國內常 見之疾病，結合基礎研究、動物模式測試、臨床試驗、 技術移轉、業界發展等力量，進行疾病之預防、診斷 與治療，將可有效的加強國內對於疾病預防與治療等 醫學之研發成果，促成基因醫藥開發，使產業技術生 根，提昇科技產業的國際競爭力。

同步輻射蛋白質結構鑑定研究的重要性
基因體的DNA次序決定了所對應蛋白質內胺基酸 的系列，而蛋白質在空間中的摺疊決定了蛋白質的功 能，所以想了解蛋白質的功能（也就是基因體的功能）， 必須先鑑定出蛋白質的三度空間分子結構。結構基因 體學就是將一完整基因體所對應的所有蛋白質，鑑定 出部份結構，並據以推測出所有對應蛋白質的功能。 由於需要鑑定結構之蛋白質數量是如此龐大（以人類 基因體為例，約兩萬五千個左右），依靠傳統技術完 成此研究的時間似乎遙遙無期，因為過去五十年以來， 全世界以傳統技術鑑定之蛋白質結構總數僅約一萬個。 同步輻射與蛋白質結晶學的結合，為此研究的早日完 成帶來了希望。同步輻射光的高亮度除了縮短了數據 收集時間，提供高品質的數據外，更重要的是其能量 可調性提供了結構鑑定所需的相位資訊，使得結構鑑 定時間從傳統的數個月至數年縮減到數週甚至數天。 如果能夠再提高同步輻射光束線的效能，則結構基因 體研究之實現指日可期。2000年6月26日，美國總統 克林頓、英國首相布萊爾共同宣佈跨越數國合作之「人 類基因圖譜計畫」已完成，接著將進入後基因體時代。 隨即美國國家衛生研究院（NIH）所屬之國家大眾醫 藥科學研究所（NIGMS）在7月2日宣佈在美國境內成 立7個結構基因體中心從事大量蛋白質結構鑑定工作， 歐洲及日本亦相繼跟進。在這7個結構基因體中心裡， 有6個是以美國擁有的6座同步輻射光源為其核心設施， 同步輻射在結構基因體研究上的重要性不言而喻。


台灣同步輻射蛋白質結構鑑定核心設施
國科會「基因體醫學國家型科技計畫」於2001 年9月公開徵求計畫，其中明列需要一個同步輻射蛋 白質結構鑑定核心設施。身為台灣唯一的同步輻射光 源，配合國家科技發展政策，建造此核心設施是國家 同步輻射研究中心責無旁貸的責任，本中心陳建德主


4　 2005年11月

特稿














任與中央研究院生化所王惠鈞所長聯合提出「同步輻
射蛋白質結構鑑定核心設施」興建計畫。在「基因體 醫學國家型科技計畫」的經費支助下，國家同步輻射 研究中心以三年半時間建造完成此「同步輻射蛋白質 結構鑑定核心設施」，包含兩座高效能蛋白質結晶學 光束線。其中一座為針對未知蛋白質結構解析用途的 多波長非尋常色散（MAD）光束線；另一座為供晶體 篩選、藥物設計以及高解析度結構分析用的單色光繞 射（Mono）光束線。透過使用最成熟可靠的光束線 技術，配備最先進的面積偵測器系統，高速高效能的 計算及資料網路環境，自動化的樣本裝置系統，及便




蛋白質結晶學繞射儀





















蛋白質結構鑑定核心設施試車後解得之第一個蛋白質結構

利的數據收集系統，MAD光束線一年約可收集800組
MAD數據，Mono光束線一年約可收集1200組高解析 度數據。2000組可用數據，保守估計一年應可鑑定出
500個嶄新的蛋白質結構，是現有一般光束線效能的 數十倍以上。此設施建造歷時三年半，投資金額約三 億，性能經測試已達世界一流水準，並擁有世界級的 用戶支援團隊來協助使用者，預定於2005年9月開放 國內學界及產業界使用，此將提供我國生命科學與醫 藥領域一個先進的實驗利器，創造許多嶄新的科研契 機，為提升我國生物科技的競爭優勢做出重大貢獻。




自動化樣本裝置系統





國家同步輻射研究中心簡訊　　5