立足結構生物資訊展望醫藥食品開發

自從人類基因體序列完整解碼後，龐大的序列資料庫必須藉由生物資訊軟體的分析及比對，來幫助了解基因的產物（蛋白質）在生物體內所發揮的功能。原子經由化學反應形成共價鍵而串連成各種生物小分子如胺基酸，胺基酸串連成蛋白質，蛋白質內原子間以非共價鍵作用力摺疊成一穩定合適的結構。另外，蛋白質的功能調控可透過其合成及降解來控制其數量，或經由調整其3D 結構來控制其本身的活性。因此，想真正了解生物分子的功能與調控機制，就需看清楚其原子間的立體空間排列與交互作用。也就是說，生物分子的功能是由3D 立體結構決定的。結構生物學就是研究蛋白質結構與功能之間的關係，進而以蛋白質3D 結構為基石來開發臨床小分子藥物，如克流感及癌症標靶藥物；或者修改蛋白質運用於醫藥及工業，如胰島素、干擾素及工業酵素。如欲了解眾多新發現的各類型蛋白質是否由同一基因演化而來，主要是觀察它們的胺基酸序列，若相同度高於30 ％，就代表是同一基因演化而來。若相同度低於30 ％，則需要觀察它們的3D 結構相似度。運用結構生物資訊學的方法，使蛋白質3D 立體結構進行重疊比對，並把數萬個蛋白質結構一一統整及歸類成近兩千個超家族，每一個超家族代表可能從同一個基因演化而來。