台大、中研院破解細菌存活30億年之謎

Victoria de los Angeles, Brahms: 'Nachtigall', Op. 97 No. 1

【摘要2015.12.18.自由】卅億年來，地球上有些細菌利用感光蛋白，只要吃到「光」，就可以產生生物能，在極端險惡的環境中維生，台灣大學生化系博士傅煦媛、中研院博士許敏峰，找出感光蛋白存有可控制的特殊「CAP」（蓋子），讓細菌無畏強酸強鹼，不僅突破科學界四十年來無解之謎，也使生物能電池研究往前邁出一大步。

指導傅煦媛的台大生化科技系副教授楊啟伸解釋，此一蛋白質屬於學界定義的「七穿膜」蛋白結構，由大自然原生，普遍存在古生菌、根菌、藻類等，古生菌內的七穿膜蛋白一旦有光線照射後，就會產生ATP（三磷酸腺苷），就是細胞活動所需的生物能量。

楊啟伸說，學界四十年前就知道有細菌靠光維生，卻不了解它如何在極酸環境中運作？傅、許二人發現該蛋白結構會附著在細胞膜上，用一個特殊的「蓋子」控制，光照射到細胞，蓋子會在極快速的五毫秒內（即二百分之一秒鐘）打開，並釋放細胞內的質子（H+），質子會因濃度差，自動經由細胞膜上的ATP合成酶回收到細胞內，再轉化產出ATP，整個機制就宛如自動發電的水車一般，不斷滾動、製造細胞所需能量。

楊啟伸說，這蓋子解釋了南台灣鹽田中的「嗜鹽古生菌」，為何能在極端酸鹼環境中，「靠光吃飯」就能存活，而且這些質子打出去再回收，會產生電位差，若適當運用，可達到65毫伏特，串聯三個生物電能機制，就有可能製造出一般電池的1.5伏特電壓，有機會達到實際應用強度，讓生物能電池的夢想前進了一大步。

楊啟伸表示，傅、許二人的研究，是台灣首次破解七穿膜蛋白機制，市面上更有一半以上藥物須與七穿膜蛋白配合，相信對未來生科醫藥也能有嶄新研發。