醫學院分子醫學研究所李芳仁教授團隊首度發現細胞缺能量反應關鍵蛋白「AMPK」促進侵入性生長的新機制 提供細胞侵入性生長研究新途徑成果發表《Nature Communications》

細胞遇到環境中養分不足時，會刺激細胞向外爬行找尋新養分或碳源，且進一步可能產生侵入性生長。解開細胞入侵性生長之奧秘，乃成為科學界急迫的課題。醫學院分子醫學研究所李芳仁教授實驗室最近成功發現缺能量反應蛋白「AMPK」扮演細胞入侵性生長的關鍵角色，同時該研究清楚描繪出「AMPK」在細胞缺能源環境中，調控入侵性生長的新機制，並提供新研究途徑。研究成果受到國際重視，論文2015年7月22日刊登於自然科學領域重要國際期刊「自然通訊」《Nature Communications》。

李芳仁教授實驗室長期以單細胞酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）為模式生物，致力於研究小分子GTP水解酶 「Arf/Arl」蛋白質在囊胞運輸及細胞極性的功能。李教授實驗室過去的研究發現酵母菌生長在葡萄糖能源缺乏環境中，會大量增加活化態Arf3p GTP水解酶，並引發細胞極性形態改變及侵入性生長。在「自然通訊」期刊中，第一作者許家維博士利用蛋白質體及基因遺傳研究進一步發現，侵入性生長過程中大量活化態之Arf3p是經由一個蛋白激酶SNF1/AMPK（AMP-activated protein kinase）所活化。SNF1/AMPK是在細胞內部感應細胞能量代謝並維持其恆定性之重要調控因子，當細胞面臨環境中營養物質來源的缺乏時，SNF1/AMPK扮演不可或缺的關鍵角色。本篇研究指出：當葡萄糖缺乏時，酵母菌中SNF1/AMPK可以活化Arf3p以利進行其侵入性生長。由於過去科學界的研究認為Arf GTP水解酶其活化GTP交換因子皆由具有Sec7 domain特徵之蛋白質所調控，本篇研究發現Snf1/AMPK是第一個缺乏Sec7 domain的活化因子，且其活化過程與Snf1/AMPK的激酶活性無關。實驗室研究團隊更進一步鑑定出非典型活化因子SNF1/AMPK與Arf3p之特定作用部位及活化過程。綜合以上研究結果，可知當細胞面臨能源物質缺乏時，SNF1/AMPK不僅利用其激酶活性調控細胞的基因表現，另一方面又活化Arf3p以促進其侵入性生長的細胞型態改變。

在演化過程中，酵母菌Snf1/AMPK及Arf3p於哺乳細胞皆存在同源蛋白質，分別為AMPK及Arf6。由於哺乳細胞Arf6近年來被報導與癌細胞的爬行與侵襲有密切關係，而AMPK亦參與了癌細胞的生長及爬行的過程，最近實驗室研究團隊也証實AMPK亦可以調控Arf6活化，因此進一步了解AMPK調控Arf6活化以至於影響癌細胞的活動將是接下來研究的重點。未來或許也可以針對尋找小分子來阻斷AMPK及Arf6之交互作用及活化發展出對抗癌細胞的新途徑。

本研究工作最重要的執行者博士後研究員許家維博士，計畫由行政院科技部支持。參考網站: http://www.nature.com/ncomms/2015/150722/ncomms8840/full/ncomms8840.html#close