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溫進德 副教授 (Jin-Der Wen, Associate Professor)

 

 
職 稱 副教授
出生年 1969
最高學歷 美國德州大學達拉斯分校博士
博士後研究經歷

美國德州大學達拉斯分校
美國加州大學柏克萊分校

專 長 核醣體轉譯
E-mail jdwen@ntu.edu.tw
研究室

生命科學館 1033 室
連結至實驗室網頁

電話 02-33662486
傳真 02-33662478
近年研究主題

1. 利用光鉗研究核酸結構生成的動力學及熱力學

2. 利用光鉗研究核醣體轉譯及調控的機制

研究室簡介: 單分子實驗室

近年來,單分子 (single-molecule) 技術逐漸被用來研究生物巨分子 ( 包括 DNA, RNA, proteins) 的結構變化及其相關的動力學與熱力學。另一個普遍的應用則是在觀察並測量酵素分子在其介質或模板 (templates) 上面的移動情形,或是分子間的交互作用。簡單而言,單分子技術就是利用雷射光鉗 (optical tweezers) 或螢光等等的方法,同時且獨立地觀測一個至數百個分子。

為什麼我們要獨立地觀測個別的分子呢?一般的化學或酵素反應都俱有隨機性 (stochastic) ,也就是說,對同一個分子 ( 或不同的分子間 ) ,兩個連續反應的時間間隔通常是不一樣的,所造成的結果也可能不同,而這些差異可能與其功能的調控有關。舉例來說, RNA polymerase 在反應過程中偶爾會有長短不一的停滯 (pausing) 現象,並沿著其 DNA 模板倒退 (backtracking) 一小段距離。這個現象極可能是因為 polymerase 把錯的鹼基加到新合成的 RNA 上後,嘗試去修改這個錯誤所造成的,這正顯示出 RNA polymerase 所擁有的校正 (proof-reading) 的功能。若是用傳統的實驗方法,這些偶發現象的訊號便會被掩蓋掉而難以偵測。

我的主要研究興趣便是利用雷射光鉗的單分子技術來探討核醣體 (ribosomes) 的轉譯機制。核醣體存在於各類原核及真核細胞中,是細胞內最大的酵素之一,其功能為讀取 mRNA 的訊息以合成蛋白質,為分子生物學中心法則 (Central Dogma) 的核心成員。從發現至今,對核醣體的研究已經超過 50 年,但由於其巨大的結構及複雜的反應,我們對這整個過程的了解仍是相當有限。最近由於技術上的突破,我們已經能夠利用雷射光鉗即時地 (real-time) 追蹤單一個核醣體在其 mRNA 模板上移動的情形,並測量在每一步 (one codon) 所停留的時間。這一技術對研究轉譯動力學及調控非常有幫助。例如,許多病毒的 mRNA 在特定的位置存在特定的序列及結構,這些安排是為了能夠在轉譯過程中調控病毒蛋白的表現而設計的。當碰到這些調控點時核醣體所作的反應,便是我們要觀測的重點。值得一提的是,許多類似的調控只適用於病毒蛋白,宿主細胞本身的蛋白表現並不採用,所以這方面的研究或許有助於我們思考如何抑制病毒的繁衍。

代表著作

Reference papers:

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https://doi.org/10.1093/nar/gkx134
2. Chang, K.-C., Wen, J.-D., Yang, L.-W. Functional Importance of Mobile Ribosomal Proteins. BioMed Research International volume 2015, ID: 539238 (2015)
3. Yan, S., Wen, J.-D., Bustamante, C. & Tinoco, I., Jr. Ribosome excursions during mRNA translocation mediate broad branching of frameshift pathways. Cell 160, 870-881 (2015)
4. Liu, T., Kaplan, A., Alexander, L., Yan, S., Wen, J.-D., Lancaster, L., Wickersham, C. E., Fredrik, K., Noller, H., Tinoco, I., Jr. & Bustamante, C. Direct measurement of the mechanical work during translocation by the ribosome. eLife 3, e03406 (2014)
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7. 溫進德,解開遺傳密碼的解碼者 – 核醣體,於「化學」第六十八卷,第四期,第 293 – 301 頁, 中國化學會 (2010)
8. Tinoco, I., Jr. & Wen, J.-D. Simulation and analysis of single-ribosome translation. Phys. Biol. 6, 025006 (2009)
9. Wen, J.-D., Lancaster , L., Hodges, C., Zeri, A., Yoshimura, S., Noller, H. F., Bustamante, C. & Tinoco, I. , Jr. Following translation by single ribosomes one codon at a time. Nature 452, 598-603 (2008) (cover-featured article)
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12. Manosas, M., Wen, J.-D., Li, P. T., Smith, S. B., Bustamante, C., Tinoco, I., Jr. & Ritort, F. Force unfolding kinetics of RNA using optical tweezers. II. Modeling experiments. Biophys. J. 92, 3010-3021 (2007)
13. Gray, D. M., Wen, J.-D., Gray, C. W., Repges, R., Repges, C., Raabe, G. & Fleischhauer, J. Measured and calculated CD Spectra of G-quartets stacked with the same or opposite polarities. Chirality 20, 431-440 (2008)
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18. Wen, J.-D., Gray, C. W. & Gray, D. M. SELEX selection of high-affinity oligonucleotides for bacteriophage Ff gene 5 protein. Biochemistry 40, 9300-9310 (2001)
19. Hashem, G. M., Wen, J.-D., Do, Q. & Gray, D. M. Evidence from CD spectra and melting temperatures for stable Hoogsteen-paired oligomer duplexes derived from DNA and hybrid triplexes. Nucleic Acids Res. 27, 3371-3379 (1999)
20. Shin, S.-J., Lai, F.-J., Wen, J.-D., Hsiao, P.-J., Hsieh, M.-C., Tzeng, T.-F., Chen, H.-C., Guh, J.-Y. & Tsai, J.-H. Neuronal and endothelial nitric oxide synthase expression in outer medulla of streptozotocin-induced diabetic rat kidney. Diabetologia 43, 649-659 (2000)
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22. Shin, S.-J., Wen, J.-D., Chen, I.-H., Lai, F.-J., Hsieh, M.-C., Hsieh, T.-J., Tan, M.-S. & Tsai, J.-H. Increased renal ANP synthesis, but decreased or unchanged cardiac ANP synthesis in water-deprived and salt-restricted rats. Kidney Int. 54, 1617-1625 (1998)
23. Shin, S.-J., Wen, J.-D., Lee, Y.-J., Chen, I.-H. & Tsai, J.-H. Increased C-type natriuretic peptide mRNA expression in the kidney of diabetic rats. J. Endocrinol. 158, 35-42 (1998)
24. Lee, S.-C., Kuan, C.-Y., Wen, Z.-D. & Yang, S.-D. The naturally occurring PKC inhibitor sphingosine and tumor promoter phorbol ester potentially induce tyrosine phosphorylation/activation of oncogenic proline-directed protein kinase FA/GSK-3alpha in a common signalling pathway. J. Protein Chem. 17, 15-27 (1998)
25. Yang, S.-D., Yu, J.-S. & Wen, Z.-D. Tumor promoter phorbol ester reversibly modulates tyrosine dephosphorylation/inactivation of protein kinase FA/GSK-3 alpha in A431 cells. J. Cell Biochem. 56, 550-558 (1994)

 

開設課程
B0149100

專題研究

B43D0020 博士班專題討論
B43M0030 專題研究
B43U1160 分子細胞生物學
B43U1390 單分子生物學專題討論
   
   
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