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臺大生命科學系副教授周信宏研究成果榮登國際期刊Nucleic Acids Research封面
更新日期：114年12月10日
國際期刊 Nucleic Acids Research 封面。
揭露細菌啟動子的保守架構，發現「Start」區塊，及解開「Discriminator」區塊在2大細菌群間差異的原因。
結合高通量技術、電腦模擬、生資分析、及實驗驗證解析細菌域的啟動子架構。
DNA 是生命的語言，以A、T、G、C 4種鹼基為字母編寫基因體，內含萬種基因及控制基因表達的調控因子。解讀基因體的DNA序列不但有助瞭解生命的起源和適應環境的機制，並為基因工程和預測未來的演化走向提供極為重要的資訊。
由於基因與對應的蛋白序列遵循一套嚴謹且通用的編碼規則，對生物資訊學家來說，在龐大的基因體中找出基因序列已非難事。相對於基因序列的嚴謹語法，控制基因表達的調控因子在序列編碼上變化較多，讓解讀調控因子的任務相形困難。在AlphaFold等預測蛋白結構和功能的模型發表後，生命科學的下一片藍海，即是發展能夠預測並設計調控因子的電腦模型。
在諸多調控因子中，啟動子因控制基因表達的第一步而受到矚目。為了解析啟動子的編碼規則，臺灣大學生命科學系副教授周信宏實驗室以大腸桿菌為實驗材料，運用高通量技術合成並量測千萬種細菌啟動子的表達量，建立前所未有的大型資料庫，並據此訓練電腦模型。研究團隊進一步運用此模型分析橫跨整個細菌域(domain Bacteria)的49個細菌基因體。透過系統生物學的研究手段，周老師團隊自多樣的基因體中，揭露細菌啟動子在序列及架構的保守性，並取得2項重要發現：
一、細菌啟動子除了內含教科書必提的「–35」 的「–10」區塊外，還帶有1個序列保守且負責標定mRNA生成起點的新元件，周老師將其命名為「Start」區塊 。
二、細菌域的2大分枝Terrabacteria和Gracilicutes在啟動子的「Discriminator」區塊存在明顯的序列差異，此差異是因Gracilicutes會依「Discriminator」區域序列使基因隨生長速率改變表達量，而Terrabacteria則不具此機制。
值得注意的是，細菌啟動子的「Start」區塊在序列及功能上與古菌 (Archaea) 和真核生物 (Eukaryote) 啟動子的「Initiator」區塊相似，從遺傳及演化的角度可推論地球上生命的共同祖先即以類似的啟動子架構來控制基因表達。此研究的突破性發現獲選國際期刊 Nucleic Acids Research 53卷 21期的封面故事。科研經費由臺大及國科會資助，參與作者均為周信宏老師實驗室的成員。研究團隊特別感謝臺大校長室、研發處、及生命科學院資助購買的細胞分選儀。
