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2022-04-15解開葉綠體膜間隙橋樑之謎 中研院分生所李秀敏 獲第15屆「臺灣傑出女科學家獎」 484 期

Author 作者 羅億庭/本刊主編。

為了表揚女性科學家在科學研究、社會環境的貢獻,萊雅(L'Oréal)集團與聯合國教科文組織(UNESCO),自1998年起合辦了「全球傑出女科學家獎」。臺灣萊雅公司為回饋社會、鼓勵臺灣年輕女性投入科學研究,也於2008年起與吳健雄學術基金會,共同協辦了「臺灣傑出女科學家獎」,希望能藉此表揚對臺灣學術研究有貢獻的女科學家們。

第15屆臺灣傑出女科學家獎得主於上(3)月26日揭曉,由中央研究院分子生物研究所(以下簡稱中研院分生所)特聘研究員李秀敏獲獎;而本屆臺灣女科學家新秀獎則是由臺灣大學分子與細胞生物學研究所副教授黃筱鈞,以及中研院分生所副研究員薛雁冰獲得。

第15屆台灣傑出女科學家獎得主出爐:由左至右分別為新秀獎得主薛雁冰、傑出獎得主李秀敏、
新秀獎得主黃筱鈞、孟粹珠獎學金得主趙彤。(臺灣萊雅與吳健雄學術基金會提供)

擇其所愛,解密葉綠體的運作之謎

畢業於美國威斯康辛大學(University of Wisconsin-Madison)分子生物學博士班,中研院分生所特聘研究員李秀敏的主要研究領域為「植物分子生物學」。植物的葉綠體為雙層膜構造,必須透過細胞質輸入各種「蛋白質工人」才能夠有效的運作。而在葉綠體外膜與內膜之間有一層非常寬的膜間隙,這些蛋白質該如何穿過膜間隙,成功被運輸進葉綠體內部呢?

為了找出蛋白質進到葉綠體內部的方式,李秀敏與研究團隊花費七年時間,終於成功解析出葉綠體膜間隙中的橋樑蛋白——TIC236,此運輸蛋白使得細胞質中的蛋白質,可以順利通過葉綠體的膜間隙進到葉綠體內部,可說是解開了葉綠體運作的一大謎團。這項發現,有助於未來科學家對於植物對抗逆境的研究,例如藉由突變的方式強化TIC236蛋白,就能讓植物在遇到颱風、水災等自然災害時得以存活。

也因自小就對「植物」相當感興趣,李秀敏在高中畢業時毅然決定將動物系、植物系填在醫學系前,這也開啟了她走向科學研究的道路。對她而言,科學就是生命和宇宙運作的原理,能以科學研究作為職業,是她覺得最美好、幸運的事情。在研究碰到逆境、困難時,她也勉勵學生從這些失敗中汲取經驗,重新設計下一次實驗,方能一步一步朝向自己的目標邁進。

跨領域投入合成生物學,研究不對稱細胞分裂

大學就讀於電子工程學系與研究所的黃筱鈞,受到系統與合成生物學的論文啟發,而後赴美國哈佛大學(Harvard University)攻讀系統生物學博士。返臺後,黃筱鈞團隊充分發揮跨領域專長,在實驗室中以合成生物學方法,主要研究發育生物學中的「不對稱細胞分裂」現象。團隊以會對稱分裂的物種「大腸桿菌」(Escherichia coli)作為實驗主體,並人工加入一些可能構成細胞不對稱分裂的條件,如PAR3、PKC3蛋白,期望能在下游建立起蛋白質梯度(protein gradient)使細胞在分裂時,兩個子細胞能夠遺傳到不同蛋白,造就其不同的命運,最終實驗結果指出,「聚合作用」與「抑制擴散」是構成不對稱細胞分裂的最小條件。

黃筱鈞形容,做科學的感覺很像是「瞎子摸象」,每一個科學研究方法都有它的盲點,遇到困境時就需要用不同的角度去看待研究、開發新的方法破解你的問題。跨領域從電子工程轉入合成生物學研究,在研究中遇到許多挫折仍堅持不懈,她認為「跨領域」反而是一種優勢,能夠使她從另一個角度看見問題。時刻提醒自己「喜歡做科學、記得上一次解決問題時的快樂」,就是黃筱鈞的研究精神。

建立線蟲捕捉菌系統性資料,協助寄生蟲防治與藥物開發

線蟲是地球上數量最多的動物,其中一種「秀麗隱桿線蟲」(Caenorhabditis elegans)是生物醫學研究上重要的模式生物;此外,也有許多線蟲會寄生於植物、動物、人體身上,造成疾病。而中研院分生所副研究員薛雁冰,主要的研究題目就是「線蟲捕捉菌及線蟲如何被真菌殺死」,期望能從自然界中找出不同的方法,幫助我們對抗寄生性線蟲。薛雁冰團隊發現,自然界的一些真菌,如杏鮑菇、秀珍菇就具有「獵食者」特性,它們的菌絲可以通過線蟲的感覺神經纖毛麻痺線蟲,使得線蟲的神經細胞壞死,進一步捕食線蟲。

未來她也期望能將這些研究結果應用於農業的生物防治,或研發人體抗寄生蟲藥物等。薛雁冰分享道,她一開始在進行線蟲捕捉菌研究時,許多實驗過程進行得相當不順,於是親自帶著團隊到野外採集菌株,一步一步建立起需要的系統性資料、方法。她也鼓勵所有喜歡做實驗的年輕女性們勇往直前,不要擔心、害怕。「sky is the limit」薛雁冰認為,女性做科學其實沒有任何限制,儘管放膽追求,你的夢想終將實現。