2026-11-092026-11-09https://scholars.csmu.edu.tw/handle/123456789/38315氨基酸透過訊號傳遞，調節基因的表現，近年來逐漸吸引學者專家的注意。傳統上， 氨基酸的角色被認為主要是在代謝方面，例如，做為蛋白質生合成的原料或神經傳導物 質(neurotransmitters)的先質、修補體組織、或提供能量等，對生物體正常生理功能的維 持有著重要角色，也因此，血液中氨基酸濃度必須維持在一個恆定的狀態。然而，近年 來，越來越多證據卻顯示氨基酸狀態的改變可以視為一種訊號，透過訊息傳遞途徑，進 而調控基因表現，使得生物體因此能適應(adaptation)氨基酸或蛋白質營養狀態的變化， 由細胞內醯胺天門冬氨酸合成脢（asparagine synthase, AS）在天門冬氨酸或白氨酸等氨 基酸缺乏時大量被誘發，即可印證此一事實。除了氨基酸合成酵素外，事實上，還有多 種基因的表現也會受到氨基酸限制的影響，比如在白氨酸(leucine)、異白氨酸 (isoleucine)、甲硫氨酸(methionine)供應不足時，Insulin-like growth factor binding protein-1 與C/EBP homologous protein (CHOP, a transcription factor) mRNA 與蛋白表現均明顯增 加。已知氨基酸調控作用可分別發生在轉譯與轉錄階段，比如，透過GCN2 (general control non-derepressing kinase-2)磷酸化轉譯因子eIF-2a(eukaryotic initiation factor-2 a) 或透過4E-BP1 (eIF4E-binding protein-1)及ribosomal protein S6 (rpS6)的磷酸化來調節蛋 白質轉譯作用；至於，轉錄階段的調控，目前的證據顯示極可能與activating transcription factor (ATF)家族有關，其中又以ATF2 和ATF4 最為重要，它們均可與CHOP 及AS 基 因啟動區中的amino acid-response element (AARE)或nutrient-sensing response unit (NSRE) 結合。然而，至目前為此，氨基酸調節哺乳動物基因表現之機制仍有不少不甚清楚之處， 極待深入膫解。 近年來，我們發現肝細胞在低含硫氨基酸(0.1mM cysteine + 0.1mM methionine)條件 下，其p型GST (GSTP)蛋白質含量與酵素活性明顯高於培養在高含硫氨基酸(0.2 mM cysteine + 0.5 mM methionine)的細胞，比較甲硫氨酸限制與lysine, leucine, isoleucine, and phenylalanine 等其他必須氨基酸限制的效應時，發現僅甲硫氨酸限制(0.02 mM)才能誘發 此一解毒酵素表現(Journal of Nutrition, 2005, 135:1034-1039)，雖仍有數種必須氨基酸尚 未完成測試，但此一結果似乎表示甲硫氨酸限制對GSTP 基因表現的誘發可能具有專一 性，對應AS 及CHOP 兩個基因普遍受到多種氨基酸限制的調節，似乎顯示GSTP 基因 表現的調節機轉可能與AS 及CHOP 基因不同。已知GSTP 基因啟動區5』端(約-2.5 Kb) 有一稱為GSTP enhancer I (GPE I)的enhancing element，它含有一對phorbol 12-O-tetradecanote 13-acetate response element (TRE)-like elements，屬於activator protein-1 (AP-1)的專一性結合位置，也是GSTP 被多種物質誘發所必須，比如大蒜硫化物-diallyl disulfide and diallyl trisulfide-增加GSTP 轉錄即須GPE I 的存在；含硫氨基酸限制時， GSH 濃度合成不足，胞內氧化壓力升高，氧化壓力活化AP-1 或Nrf2，有否可能甲硫氨 酸限制所以誘發GSTP 基因轉錄作用，係透過氧化壓力活化AP-1/GPE I 或Nrf2/GPE I 訊號途徑？已知AS 及CHOP 基因啟動區特有的AARE 是氨基酸限制增加其表現所必 須，比對GSTP 基因啟動區鹼基對，我們分別在-1776 to -1768 bp (5』-ATTCCACCA-3』) 和-1970 to -1978 bp (5』-ACTGCCTCA-3』)處發現二個類似AARE (-ATTGCATCA-)的序 列，稱之為AAR-like elements (AARE-like)，目前尚無這二個AARE-like elements 的相 關文獻，但我們認為它們或許在甲硫氨酸調控GSTP 表現中，扮演不可忽視的角色，其 中，又可能有那些轉錄因子參與其中。 本計畫預計以三年時間，根據目前實驗成果，結合分子生物技術，再深入探討甲硫 氨酸限制下增加GSTP 基因轉錄作用之機轉。預期達成下列三項目標：一) 除甲硫氨酸 外，釐清另一含硫氨基酸-半胱氨酸-或其他必須氨基酸是否也有類似效應；二) 釐清氧 化壓力相關訊號路徑MAPK-AP1-GPE I 或Nrf2 在甲硫氨基酸限制下增加GSTP 基因表 現之角色；三) 釐清GSTP 啟動區中AARE-like 序列在含硫氨基酸限制下增加GSTP 基 因表現之重要性，那些轉錄因子參與其中。甲硫氨酸pi 型麩胱氨酸硫轉移脢解毒酵素基因調控初代肝細胞Methionine?Form of Glutathione S-TransferaseDetoxification enzymeGeneRegulationPrimary HepatocytesProject