闡釋受損基因修復機制 癌症臨床應用基礎 貝勒醫學院 愛荷華大學 冀宏源助理教授 國立臺灣大學 與中研院合聘 耶魯大學 闡釋受損基因修復機制 癌症臨床應用基礎 Prof. Grzegorz Ira 貝勒醫學院 Baylor College of Medicine Prof. Anna Malkova 愛荷華大學 University of Iowa 冀宏源助理教授 國立臺灣大學 與中研院合聘 National Taiwan University Academia Sinica Prof. Patrick Sung 耶魯大學 Yale University

癌症連續31年居十大死因之首 癌細胞 民國101年 國人十大死因 正常細胞 排名 死因 每隔多久有1人死亡 1 惡性腫瘤 12分2秒 2 民國101年 國人十大死因 正常細胞 排名 死因 每隔多久有1人死亡 1 惡性腫瘤 12分2秒 2 心臟疾病 30分41秒 3 腦血管疾病 47分31秒 4 肺炎 56分25秒 5 糖尿病 56分37秒 6 事故傷害 1時16分28秒 7 慢性下呼吸道疾病 1時23分5秒 8 高血壓性疾病 1時45分24秒 9 慢性肝病及肝硬化 1時45分38秒 10 腎炎、腎病症候群及腎病變 2時1分28秒 癌細胞 Photos courtesy of G. S. Martin 資料來源：衛生福利部（原衛生署）

基因損傷（如DNA雙股斷裂）、修復、與癌症。 輻射線 環境中的突變劑 修復受損的DNA 細胞凋亡 自由基的攻擊 DNA雙股斷裂 DNA複製受損

若修復DNA的反應失調則•••• 安潔莉娜裘莉 基因體的不穩定，如染色體 的斷裂等 老鼠的胚胎無法發育 癌症的高發生率 遺傳性乳癌 : BRCA基因突變 不孕等性狀

“同源重組”反應修復DNA的機制 斷裂的雙股DNA    單股DNA        D-loop 結構             同源配對及交換        聚合酶進行複製 DNA修復完成

哪些基因參與聚合酶修復DNA的反應 ? D-loop 結構             聚合酶進行複製 DNA修復完成

貝勒醫學院 愛荷華大學 Prof. Grzegorz Ira Baylor College of Medicine Prof. Anna Malkova 愛荷華大學 University of Iowa

以遺傳學和酵母菌為研究材料 Pif1解旋酶能幫助細胞有效的修復受損的DNA Pif1解旋酶： 解開雙股螺旋DNA 酵母菌 Molecular Cell Biology, 2013

Pif1解旋酶促進修復DNA的分子機轉尚未明暸 D-loop 結構             聚合酶進行複製 DNA修復完成

生化學研究 體外建構反應系統 遺傳學研究 生物性狀

建構體外同源重組反應系統 至少須13種高純度的蛋白質 Rad51, RPA, Rad54 RFC1, RFC2, RFC3, D-loop 結構             聚合酶進行復製 DNA修復完成 Rad51, RPA, Rad54 RFC1, RFC2, RFC3, RFC4, RFC5, PCNA, Pol3, Pol31, Pol32, Pif1

冀宏源助理教授 耶魯大學 國立臺灣大學 與中研院合聘 Prof. Patrick Sung Yale University National Taiwan University Academia Sinica

純化蛋白質來建構體外同源重組反應系統 酵母菌和細菌的 蛋白質表達系統 大量養菌約24-48升 細胞破碎 得到高純 度的蛋白質 細胞萃取物 在冷房進行蛋白質純化 Lehninger Principles of Biochemistry, 2013 Molecular Cell Biology, 2013

須13種高純度的蛋白質 Rad51, RPA, Rad54 RFC1, RFC2, RFC3, RFC4, RFC5, PCNA, Pif1解旋酶           雙股DNA斷裂所 產生的單股DNA            同源雙股DNA           同源重組反應           Rad51, Rad54         D-loop 結構           DNA 聚合酶           DNA複製以修 復缺失的DNA 單股DNA           D-loop 結構           DNA複製 以修復缺 失的DNA          Pif1解旋酶           DNA 聚合酶           4分鐘           8分鐘           正常           突變           須13種高純度的蛋白質 Rad51, RPA, Rad54 RFC1, RFC2, RFC3, RFC4, RFC5, PCNA, Pol3, Pol31, Pol32, Pif1

Pif1解旋酶促使DNA聚合酶能有效地複製DNA，以完成DNA修復及維持基因體的穩定性 D-loop 結構             聚合酶進行複製 Pif1解旋酶失活的狀況下             聚合酶 Pif1解旋酶           Pif1解旋酶解開雙股DNA           DNA修復完成            DNA異常           

基礎研究到臨床醫學應用 在癌症細胞株，抑制Pif1的活性會促使癌細胞凋亡 基礎研究到臨床醫學應用      在癌症細胞株，抑制Pif1的活性會促使癌細胞凋亡 1. 篩檢臨床癌症病人的Pif1解旋酶表達量，來研究Pif1解旋酶與癌症治療的臨床醫學實驗。 2. 高純度的Pif1解旋酶可用於建構藥物篩選平台，來研發Pif1的抑制劑。 Cancer Research, 2011, 71(14) 4998

從生化學的研究來探討DNA修復的分子機轉 同源重組 癌症 基因多樣性 結構及單分子研究 細胞及動物實驗 生化機制探討 癌症的診斷與治療

誌謝      國立臺灣大學 （深耕計劃） 國立臺灣大學生命科學院      國立臺灣大學生化科學研究所   中央研究院生物化學研究所 行政院國家科學委員會       

冀宏源實驗室研究團隊