最新研究成果如下:
（一）發現Seryl-tRNA synthetase結合在vegfa基因的啓動子之遠端處擔任轉錄負調控的角色之非典型功能。
癌細胞發育過程中，需要靠血管新生成來維持正常的癌細胞生理功能與轉移作用。而在血管形成中，vegfa已被證實可誘導血管內皮細胞的增生與遷徙，進而促使血管的生成。因此若能更加詳細瞭解抑制血管生成機制就可加強對癌症的治療效果。本研究從分子生物學和胚胎發育學的觀點去深入瞭解人類vegfa基因的調控機制。我們發現Seryl-tRNA synthetase (SerRS)除了會將L-serine連接至與其相對應的tRNA之一般功能外，在vegfa基因轉錄調控中還會充當co-repressor的角色，因為SerRS進核後會與YY1結合成複合體(SerRS/YY1)，並在vegfa基因遠端上游-4654~-4623 bp的位置與DNA結合，以負責負向調控vegfa的轉錄。然而，NFKB1卻會和這個SerRS/YY1複合體互相競爭去結合這段DNA序列;若NFKB1占優勢就會造成正向調控vegfa的轉錄。這樣調控的分子機制屬於一種「Yin-Yang Regulation」的平衡。進一步地他們利用promoter deletion assay更證明出SerRS對人類vegfa基因在遠端(-4654~-4623 bp)調控轉錄的影響力其實是比它在近端(-62~-36 bp)的影響力更為顯著而重要。這是第一篇發現人類vegfa基因上游4kb之外遠端的DNA序列及其調控蛋白質之間的競爭是影響vegfa基因轉錄的關鍵。這個結論推翻了美國加州The Scripps Research Institute的團隊於2014年發表在eLife有關SerRS在vegfa基因近端為主要調控轉錄的論點。這項研究結果將會提供癌症生物學的新思維以及治療方面的新策略(Fu et al., 2016, Nucleic Acid Research)。
（二）發現肌肉細胞分泌正常量的Pgk1是促進運動神經元突觸生長的關鍵。
肌萎縮性脊髓側索硬化症(Amyotrophic lateral sclerosis，ALS)是一種運動神經元疾病。病人的運動神經元會逐漸退化，使其無法支配肌肉並造成萎縮，最終導致無法自主呼吸和死亡。臨床顯示大部分ALS病人肌肉細胞內的NogoA表現量會不正常上升，但是對於肌肉組織中NogoA過量表達與運動神經元軸突退化之間的關係至今仍不清楚。哺乳類的動物模式發育緩慢，無法直接觀察神經缺失，而斑馬魚 Rtn4跟人類的NogoA是同源基因，因此我們使用生長快又胚胎透明可觀察的斑馬魚做為實驗動物來進行肌肉與神經組織之間cross-talk的研究。本研究先利用二維電泳分析發現當肌肉細胞內過量表現NogoA時，肌肉細胞會顯著降低分泌Pgk1，結果造成不利於運動神經元神經突觸生長，因此證實正常肌肉細胞分泌到細胞外的Pgk1能維持運動神經元突觸的生長。若外源性添加Pgk1可以改善ALS模式細胞和iPSC中不利運動神經元突觸生長的狀態；若注射 Pgk1至ALS小鼠與斑馬魚的動物模式，在in vivo情況下，也可以有效地降低運動神經元與骨骼肌肉的分離，並減緩 ALS動物的運動能力逐漸喪失之病徵，顯示在細胞外存在的Pgk1對神經細胞具有正向的滋養效果。進一步地我們證明了分泌性Pgk1並非如Pgk1在細胞內參與能量代謝途徑提供ATP來促進運動神經元突觸的生長，而是透過本研究新發現的Rac1-GTP/ Pak1-T423/MAPKAPK2-T334/Limk1-S323 (非一般所知T508)/Cofilin-S3這一連串訊息調控的磷酸化所完成的任務。我們是第一個發現正常肌肉細胞所分泌Pgk1的新功能，此與胞內Pgk1所執行的功能完全不同。這個成果將有助於ALS疾病（漸凍人）治療的新思維與策略(Lin et al., 2019, eLife);(中華民國/2017年/發明專利/I586367號；美國專利正申請）。
（三）發現Endouc/ENDOU之RNA蛋白酶是主導當細胞在壓迫情況下uORF序列會進行轉譯的關鍵蛋白質。
有些mRNA 5’-端存在一種會抑制下游的coding sequence (CDS)轉譯的upstream open reading frame（uORF），在基因調控機制中扮演重要的角色。多數人類基因就受到這種轉譯層次上的調控。近年來發現有些人類疾病的致病因素是因uORF序列發生突變導致其轉譯調控受到影響所致。因此，清楚了解在in vivo下由uORF所主導的轉譯調控的分子機制是非常重要的。但是必須先開發一個能專一且能誘導表現的模式動物。然而以往transgenic mice模式動物因有非專一性的訊號嚴重干擾，至今仍很難用來研究uORF抑制轉譯能力以及ER stress參與致病的過程。為了突破研究這個問題的障礙，我們以人類CCAAT/Enhancer Binding Protein Homologous Protein (CHOP) 基因5’端不轉譯區含有一uORF為研究對象，先建立一種斑馬魚轉殖品系huORFZ (Lee et al.,2011,Nucleic Acid Res.,39:e139)。這個品系huORFZ在以在內質網逆境(ER stress)下具有高度專一性只在腦及脊髓之特定細胞因uORFchop轉譯抑制的功能被破壞而轉譯出下游CDS之GFP的特性。第二，我們建立兩種stresses 的microarrays，在表現顯著上升的基因群中(1014個基因)，發現一個尚未被報告過的人類ENDOU基因以及斑馬魚的同源基因Endouc (Lee et al., 2017)，他們會參與huORFchop的轉譯調控，以便在stress環境去主導轉譯下游少數關鍵mRNAs，進而產生具有處理危急特殊任務的蛋白質。因此，我們第一個提出這個poly(U)-specific endoribonuclease如何破解具有translation inhibition的RNA結構障礙而幫助進行轉譯的分子機制model，以説明uORFchop為何能在逆境中失去轉譯抑制的能力:(i)當細胞處於逆境時，Endouc/ENDOU蛋白能快速產生，促使eIF2α磷酸化；(ii) Endouc/ENDOU會結合到CHOP mRNA的uORF序列上切割uORF，使其改變RNA 2級構型，讓停滯的核醣體能夠重新運作；(iii)並同時誘導新的核醣體結合到CHOP mRNA上，最終促使CHOP轉譯產生蛋白。這個研究結論不但幫助更了解ISR過程中CHOP蛋白如何轉譯出來，也為學術上提供一個新的方向思索其他帶有uORF序列的基因的轉譯調控機制，亦給予未來研發相關藥物減少ISR引發的細胞計畫性凋亡的新觀點。本研究在國際上相當具有學術競爭力 (Lee et al., 2021, The EMBO Journal）。