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最新研究成果在bioRxiv上線！｜以人工磁珠重建果蠅中心體複製機制 (bioRxiv 2026 Jan 22)
張家駿老師與 Jordan Raff 實驗室合作的研究論文 “Organelle biogenesis on a synthetic bead”，成功在果蠅胚中利用人工設計的合成微珠重建中心體（centrosome）複製過程，揭示細胞如何在每一次細胞週期中精準複製這種高度複雜的胞器。
中心體由數百種蛋白質組成，結構與組裝機制長期以來被視為細胞生物學中的重要難題。研究團隊將可招募核心中心體組裝蛋白的合成微珠注射至果蠅早期胚，發現這些微珠能形成與天然中心體功能上幾乎無法區分的結構：它們可以招募中心粒與中心體相關蛋白、組織微管網絡，並且能與細胞內原有的中心體同步，進行多輪高精準度的複製。
研究結果顯示，這些人工微珠作為「種子」，能招募促進生合成的蛋白質，進而建立簡化的分子支架，引導中心體自我組裝。團隊提出一種 “Seed—Scaffold—Self-Assemble” 的模型，說明胞器不一定需要複製既有模板，而可透過少數關鍵分子輸入，自發生成高度複雜的結構。這項發現不僅改寫了我們對中心體複製機制的理解，也提出一個可能適用於多種胞器生成的普遍原理。
--By ChatGPT
_______2026 Jan 22
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研究成果發表｜IMPDH cytoophidium 調控癌細胞代謝與腫瘤生長 (FEBS J. 2025 Apr 5)
本實驗室近期發表研究論文 “Y12C mutation disrupts IMPDH cytoophidia and alters cancer metabolism”，探討關鍵代謝酵素 IMPDH 及其聚合形成的無膜胞器 cytoophidium 在癌細胞代謝調控中的生理功能。IMPDH 是合成鳥嘌呤核苷三磷酸（GTP）的限速酵素，而 GTP 不僅是 DNA 與 RNA 的基本組成單元，也在細胞能量供應、訊息傳遞與多種生理反應中扮演重要角色。
近年研究指出，IMPDH 可由八聚體進一步聚合形成線性結構，並在細胞內聚集為 cytoophidium。這種聚合狀態可降低 IMPDH 對 GTP 抑制的敏感性，使酵素在高 GTP 環境下仍維持活性，推測與細胞對高核苷酸需求有關。然而，IMPDH 聚合在體內代謝調控中的實際功能仍不清楚。
在本研究中，團隊首先發現 IMPDH cytoophidium 廣泛存在於多種人類癌症組織中。接著利用 ABEmax 鹼基編輯技術，在多種癌細胞株中引入 Y12C 點突變，專一性破壞 IMPDH 的聚合介面，使 cytoophidium 無法形成。研究結果顯示，在部分癌症異種移植模型中，IMPDH 聚合的缺失不僅降低 IMPDH 本身的表現，也連帶抑制糖解作用與磷酸戊糖途徑等代謝路徑，並顯著減緩腫瘤生長。
本研究揭示 IMPDH cytoophidium 不僅是代謝狀態的指標，更可能直接參與癌細胞的代謝穩定與生長調控，為理解癌症代謝的分子機制與未來治療策略提供新的重要線索。
--By ChatGPT
_______2025 Apr 5
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研究成果發表｜果蠅中心粒以兩種不同性質的支架以組裝有絲分裂中心體 (Sci. Adv. 2025 Feb 7)
張家駿老師近期發表研究論文 “Centrioles generate two scaffolds with distinct biophysical properties to build mitotic centrosomes”，解析細胞在有絲分裂期間如何精確組裝中心體（centrosome），這是一個對染色體分離與細胞正常分裂至關重要的細胞結構。
研究指出，有絲分裂時，中心粒會大量招募周圍的周中心粒物質（pericentriolar material, PCM）以形成成熟的中心體。PCM 含有數百種蛋白質，其組裝方式與物理性質長期以來仍存在爭議。本研究利用果蠅作為模式系統，發現關鍵蛋白 Spd-2（人類同源蛋白為 CEP192） 會自中心粒向外擴散，並招募 Polo 與 Aurora A 兩種激酶，進而催化形成兩種具有不同物理特性的 PCM 支架。
研究顯示，Polo 激酶促進形成的 Cnn 支架具有較偏固態的性質，負責提供中心體在有絲分裂期間所需的機械強度；而 Aurora A 激酶則促進形成以 TACC 為主的支架，呈現較偏液態的行為，有助於集中中心粒與中心體相關蛋白。這兩種支架皆能各自招募 PCM 成分，但必須同時存在，才能正確組裝具功能性的有絲分裂中心體。
此外，研究團隊將 Spd-2 招募至注入早期胚胎的人工合成磁珠上，成功在磁珠表面重建中心體組裝的關鍵特徵，證實 Spd-2 透過協調 Polo 與 Aurora A 的作用，主導這兩種支架的形成。此研究揭示中心體並非單一均質結構，而是由具有不同生物物理特性的支架協同建構，為理解細胞分裂的結構基礎提供全新的觀點。
--By ChatGPT
_______2025 Feb 7
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研究成果發表｜IMPDH cytoophidium 協同代謝調控與小鼠胚胎發育 (Cell. Mol. Life Sci. 2024 May 08)
本實驗室近期發表研究論文 “The IMPDH cytoophidium couples metabolism and fetal development in mice”，探討代謝酵素聚合形成的無膜胞器 cytoophidium 在正常哺乳動物發育過程中的生理功能。Cytoophidium 為一種在演化上高度保守的次細胞結構，由代謝酵素形成的絲狀聚合體所構成，其中負責 GTP 合成限速步驟的酵素 IMPDH 是脊椎動物中最具代表性的 cytoophidium 形成蛋白之一。
過去研究多集中於免疫細胞、癌細胞或多能幹細胞中，推測 IMPDH cytoophidium 可促進 GTP 生成以支持快速增殖，但其在正常生理條件下的功能仍缺乏適當模型加以驗證。本研究發現，在小鼠多能幹細胞中，IMPDH cytoophidium 的形成與細胞的代謝狀態密切相關，而非直接反映其多能性狀態。
研究團隊進一步透過基因編輯引入 IMPDH2 Y12C 點突變，建立無法形成 IMPDH 聚合體與 cytoophidium 的小鼠胚胎幹細胞株。結果顯示，缺乏 IMPDH cytoophidium 會破壞核苷酸合成與上游代謝途徑之間的正向回饋機制，導致細胞增殖下降，並在畸胎瘤模型中觀察到 DNA 損傷增加。當這些突變細胞被注射至囊胚腔後，胚胎發育亦出現明顯缺陷。
此外，本研究也發現 IMPDH cytoophidium 在小鼠胚胎發育過程中具有明確的時空動態，其組裝自著床後開始，並隨著胎兒發育逐漸增加。這些結果顯示，IMPDH cytoophidium 在胚胎發育中扮演關鍵角色，透過協調代謝狀態與發育需求，確保細胞與組織的正常發展，為理解代謝結構如何影響發育過程提供重要的新視角。
--By ChatGPT
_______2024 May 08