細菌啟動子宛如一套音響系統 生命科學系周信宏老師研究成果榮登Nature Communications

臺灣大學生命科學系副教授周信宏團隊攜手臺大醫學院及臺灣師範大學組成的跨校跨領域團隊，近期於國際頂尖期刊《自然通訊》（Nature Communications）發表突破性研究。過去學界探討基因轉錄調控時多聚焦於「轉錄因子」，然而該研究打破傳統觀點，證實 DNA 上的「啟動子」（Promoter）本身即深刻主導基因表達的演化與調控幅度。

啟動子是負責啟動基因表達的 DNA 序列。在細菌中，它主要依賴內含的「−10」與「−35」兩個核心元件與 RNA 聚合酶結合，進而驅動 RNA 合成；但過去這兩個元件在演化與調控中各自扮演的角色始終未被釐清。為此，周老師與臺大醫學院生化所特聘教授詹迺立、臺師大化學系副教授李以仁合作，以大腸桿菌為模型，系統性地合成、量測並分析多達 1,680 萬種序列組合的啟動子組庫，並結合電腦模型、單分子實驗與生物化學測量進行全面解析。

研究發現，這2個元件的分工宛如音響系統：「−10 區段」如同 ON/OFF 電源開關： DNA 片段必須演化出特定的 −10 序列才能具備啟動子功能；「−35 區段」則如同音量旋鈕： 能透過序列的細微變化精密調整基因表達強度。更重要的是，轉錄因子可動態改變此「音量旋鈕」與 RNA 聚合酶的互動方式，直接證實啟動子並非被動受控，而是主動且深度參與轉錄調控。研究團隊藉由這套海量數據進一步揭露：啟動子的「基礎表達量」與「調控倍數」之間存在權衡關係 - 唯有適中的基礎表達量，才能賦予啟動子最高的調控倍數。

這項規律與近期發表於《科學》（Science）期刊的一篇論文（DOI: 10.1126/science.adv2064）所主張的「反向關係」截然不同。為釐清此重大歧異，周老師與博士後研究員郭學庭系統性彙整歷來實驗數據，並重新檢驗既有的轉錄動力學模型，再度證實該權衡關係的穩健性，成果已發表於生命科學預印本平台 bioRxiv（DOI: 10.64898/2026.08.31.748186）。後續分析指出，《Science》該篇論文因資料涵蓋度受限與模型設定偏差，進而導出「轉錄因子非阻擋結合、而是透過過度穩定兩者結合來抑制 RNA 生成」的非典型分子假說；本研究的嚴謹驗證及時為該項學術爭議提供關鍵的修正與釐清。

綜合上述成果，這項研究重新確立啟動子在基因表現調控中的自主核心地位，對未來的基因工程設計深具指導價值；同時也展現系統生物學研究中廣泛蒐集完整實驗數據的重要性，方能避免「盲人摸象」式的片面推論。

周老師特別感謝臺大校長室、研發處及生命科學院在先進核心設施上的大力資助，使團隊得以透過細胞分選儀順利完成此項重要突破。

研究成果全文：https://www.nature.com/articles/s41467-026-75686-2
國際媒體Phys.org宣傳報導：https://phys.org/news/2026-09-bacterial-elements-gene.html