運用生物資訊分析工具及蛋白質體學技術，本研究建立了一個整合性藥物篩 選開發平台。以 VK3、Adriamycin、Cisplatin、Mitomycin C、Sodium butyrate、
及 2-Aminopurine 等幾種作用機制已被深入探究的藥物作為測試標準物，分析藥 物處理及對照組之二維蛋白質電泳膠片。藉由質譜儀技術將膠片上之蛋白質點予 以鑒定，我們可利用二維影像軟體進行全膠蛋白質定位，進而能比較不同條件 下，其蛋白質表現的差異。
綜合藥物研究的結論如下：
1.不同的藥不只對單一蛋白質會有影響，一種藥物所影響的層面是很廣的。
2.同一種藥物在不同的時間會對細胞有不同程度上的影響。
3.合併藥物使用時，對相同的蛋白質可能會表現出加成或拮抗的效果。
本研究中的蛋白質體學實驗數據將整合其它資料庫，發展出一個跨模式生 物，可以解讀分析藥物作用機制的數據並將其模式化的生物資訊系統。未來這個 系統可以有效地進行藥物篩選工作，對開發新藥、基因藥物調控機制及環境毒理 交互作用等領域將有基礎性的貢獻。
大腸桿菌菌株培養
大腸桿菌加藥處理
收集蛋白質
蛋白質定量
膠片掃描 等電膠電泳分析
十二硫酸酯鈉-丙烯 醯胺膠體電泳
膠體染色
PDquest 軟體比對 質譜分析
ExPasy 蛋白質體資
料庫 紀錄結果
圖 1 實驗設計流程
圖 2 VK
3對大腸桿菌的毒性。
大腸桿菌以不同濃度之 VK3處理 4hr，然後利用洋菜擴散法分析其抑菌作用。
實驗重複至少三次以上，每次每處理濃度至少三盤以上，若各稀釋倍數中僅有一 種稀釋倍數培養皿之菌落數為 10～150 個，則以該稀釋倍數之三個培養皿之菌落 數平均值成其稀釋倍數，得其菌數。
貳、藥物對大腸桿菌蛋白質表現的影響
圖 3-1 VK
3藥物對大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
(A)為主膠是(B)和(C)膠片經影像處理後加成的結果;(B)為對照組;(C)為 VK3
處理後，大腸桿菌的蛋白質表現◦膠片上出現的紅色數字代表蛋白質在膠片上的 相對座標，前面兩個數字是以 X 軸座標分為 0 到 9 共十區，每一區再細分十小 格，所形成的位置編碼，後面兩個數字則是以 Y 軸座標分為 0 到 9 共十區，每 一區再細分十小格，所形成的位置編碼，於是構成了四位數字的 ssp 座標◦
Protein name
Full name effect pI Mw ssp
DnaK Chaperone protein DnaK －－ 4.8 69647 2709
RecA Recombinase A ＋＋ 5.08 41219 4509
GroES 10 kDa chaperonin (Protein Cpn10) (groES protein)
＋＋ 5.15 15660 4307
Zwf Glucose-6-phosphate 1-dehydrogenase (EC 1.1.1.49) (G6PD)
＋＋ 5.61 51633 6640
UspA Universal stress protein A －－ 5.14 15125 4302
UspE Universal stress protein E －－ 5.3 34492 5523
UspF Universal stress protein F ＋＋ 7.37 30778 9436
SodB Superoxide dismutase [Fe] (EC 1.15.1.1) －－ 5.53 22150 6301
Tpx Thiol peroxidase (EC 1.11.1.-) (Scavengase P20) － 4.89 18709 3308
TrxA Thioredoxin 1 (Trx1) (Trx) －－ 4.67 11675 3302
圖 3-2 VK
3藥物對大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
以 PDQuest Advanced 8.0.1 做影像分析時，影像中點的密度與蛋白質的表 現量成正比，軟體將其蛋白質的相對量繪製成直條圖◦直條圖中 X 軸座標的第一 點代表的是未以藥物處理的大腸桿菌蛋白質，第二點代表的是以 VK3 藥物處理 後的大腸桿菌蛋白質◦由直條圖中得知 VK3 對大腸桿菌蛋白質表現的影響;以"＋
＋"代表蛋白質濃度增加二倍以上，"＋"代表蛋白質濃度增加不到二倍，"－－"
代表蛋白質濃度減少二倍以上，"－"代表蛋白質濃度減少不到二倍◦
Protein name
Full name effect pI Mw ssp Odp2 Dihydrolipoyllysine-residue
acetyltransferase component of pyruvate dehydrogenase complex (EC 2.3.1.12) (E2) (Dihydrolipoamide acetyltransferase component of pyruvate dehydrogenase complex)
＋＋ 5.01 77450 2713
Syr Arginyl-tRNA synthetase ＋ 5.32 60427 5719
ClpB Chaperone clpB ＋＋ 5.38 73900 5807
GltD Glutamate synthase [NADPH] small chain (EC 1.4.1.13) (Glutamate synthase subunit beta) (NADPH-GOGAT) (GLTS beta chain)
－－ 5.40 52658 6604
PflB Formate acetyltransferase 1 (EC 2.3.1.54) (Pyruvate formate-lyase 1)
＋＋ 5.61 82279 6809
PflB Formate acetyltransferase 1 (EC 2.3.1.54) (Pyruvate formate-lyase 1)
＋＋ 5.61 82279 6919
Syn Asparaginyl-tRNA synthetase －－ 5.64 92858 6925
? － 7310
圖 3-3 VK
3藥物對其他可能大腸桿菌蛋白質表現的影◦
? ＋ 7808
? ＋＋ 7905
? ＋ 8320
PyrI Aspartate carbamoyltransferase regulatory chain
－ 6.84 16989 8331
HypB Hydrogenase isoenzymes nickel incorporation protein hypB
－－ 6.32 32269 8412
圖 3-3 續 VK
3藥物對其他可能大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
以 PDQuest Advanced 8.0.1 做影像分析時，影像中點的密度與蛋白質的表 現量成正比，軟體將其蛋白質的相對量繪製成直條圖◦直條圖中 X 軸座標的第一 點代表的是未以藥物處理的大腸桿菌蛋白質，第二點代表的是以 VK3 藥物處理 後的大腸桿菌蛋白質◦由直條圖中得知 VK3對其他可能大腸桿菌蛋白質表現的影 響; 以"＋＋"代表蛋白質濃度增加二倍以上，"＋"代表蛋白質濃度增加不到二 倍，"－－"代表蛋白質濃度減少二倍以上，"－"代表蛋白質濃度減少不到二倍
◦
圖 4-1 Sodium butyrate 藥物對大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
(A)為 主 膠 是(B)和 (C)膠 片 經影像處理 後加成 的 結 果 ;(B)為 對照組 ;(C)為 Sodium butyrate 處理後，大腸桿菌的蛋白質表現◦膠片上出現的紅色數字代表蛋 白質在膠片上的相對座標，前面兩個數字是以 X 軸座標分為 0 到 9 共十區，每 一區再細分十小格，所形成的位置編碼，後面兩個數字則是以 Y 軸座標分為 0 到 9 共十區，每一區再細分十小格，所形成的位置編碼，於是構成了四位數字的 ssp 座標◦
Protein name
Full name effect pI Mw ssp
DnaK Chaperone protein DnaK ＋＋ 4.8 69647 2709
RecA Recombinase A ＋＋ 5.08 41219 4509
GroEL 60 kDa chaperonin (Protein Cpn60) (groEL protein)
＋＋ 4.85 56743 2630
UspA Universal stress protein A －－ 5.14 15125 4302
UspE Universal stress protein E ＋＋ 5.3 34492 5523
SodB Superoxide dismutase [Fe] (EC 1.15.1.1) －－ 5.53 22150 6301
Tpx Thiol peroxidase (EC 1.11.1.-) (Scavengase P20) －－ 4.89 18709 3308
TrxA Thioredoxin 1 (Trx1) (Trx) －－ 4.67 11675 3302
圖 4-2 Sodium butyrate 藥物對大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
以 PDQuest Advanced 8.0.1 做影像分析時，影像中點的密度與蛋白質的表現 量成正比，軟體將其蛋白質的相對量繪製成直條圖◦直條圖中 X 軸座標的第一點 代表的是未以藥物處理的大腸桿菌蛋白質，第二點代表的是以 Sodium butyrate 藥物處理後的大腸桿菌蛋白質◦由直條圖中得知 Sodium butyrate 對大腸桿菌蛋白 質表現的影響; 以"＋＋"代表蛋白質濃度增加二倍以上，"＋"代表蛋白質濃度增 加不到二倍，"－－"代表蛋白質濃度減少二倍以上，"－"代表蛋白質濃度減少不 到二倍
◦
Protein name
Full name effect pI Mw ssp FucK L-fuculokinase (EC 2.7.1.51)
(L-fuculose kinase)
－－ 4.72 55202 2602
TalB Transaldolase B (EC 2.2.1.2) －－ 5.01 35885 4507
Tig Trigger factor (TF). －－ 4.83 51128 3621
Kad Adenylate kinase (EC 2.7.4.3) (ATP-AMP transphosphorylase) (AK)
－－ 5.60 22509 6401
HypB Hydrogenase isoenzymes nickel incorporation protein hypB
－ 6.32 32269 8428
OmpA Outer membrane protein A (Outer membrane protein II*).
－ 5.55 34492 5414
PpsA Phosphoenolpyruvate synthase (EC 2.7.9.2) (Pyruvate, water dikinase) (PEP synthase)
＋ 4.94 86407 2810
PflB Formate acetyltransferase 1 (EC 2.3.1.54) (Pyruvate formate-lyase 1)
＋ 5.61 82279 6805
Sym Methionyl-tRNA synthetase (EC 6.1.1.10) (Methionine--tRNA ligase) (MetRS)
＋＋ 5.56 76123 5738
圖 4-3 Sodium butyrate 藥物對大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
GroEL 60 kDa chaperonin (Protein Cpn60) (groEL protein)
＋＋ 4.85 56743 3601
ClpB Chaperone clpB ＋＋ 5.38 73900 5806
MurE UDP-N-acetylmuramoylalanyl-D-gluta mate--2,6-diaminopimelate ligase (EC 6.3.2.13)
(UDP-N-acetylmuramyl-tripeptide synthetase)
(Meso-diaminopimelate-adding enzyme) (UDP-MurNAc-tripeptide synthetase)
＋＋ 5.44 54555 5613
圖 4-3 續 Sodium butyrate 藥物對大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
以 PDQuest Advanced 8.0.1 做影像分析時，影像中點的密度與蛋白質的表現 量成正比，軟體將其蛋白質的相對量繪製成直條圖◦直條圖中 X 軸座標的第一點 代表的是未以藥物處理的大腸桿菌蛋白質，第二點代表的是以 Sodium butyrate 藥物處理後的大腸桿菌蛋白質◦由直條圖中得知 Sodium butyrate 對大腸桿菌其他 可能蛋白質表現的影響; 以"＋＋"代表蛋白質濃度增加二倍以上，"＋"代表蛋白 質濃度增加不到二倍，"－－"代表蛋白質濃度減少二倍以上，"－"代表蛋白質濃 度減少不到二倍
◦
圖 5-1 Adriamycin 藥物對大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
(A) 為 主 膠 是 (B) 和 (C) 膠 片 經 影 像 處 理 後 加 成 的 結 果 ;(B) 為 對 照 組 ;(C) 為 Adriamycin 處理後，大腸桿菌的蛋白質表現◦膠片上出現的紅色數字代表蛋白質 在膠片上的相對座標，前面兩個數字是以 X 軸座標分為 0 到 9 共十區，每一區 再細分十小格，所形成的位置編碼，後面兩個數字則是以 Y 軸座標分為 0 到 9 共十區，每一區再細分十小格，所形成的位置編碼，於是構成了四位數字的 ssp 座標◦
Protein name
Full name effect pI Mw ssp
DnaK Chaperone protein DnaK －－ 4.8 69647 4602
RecA Recombinase A －－ 5.08 41219 5408
Gor Glutathione reductase (EC 1.8.1.7) －－ 5.65 48772 7402
UspA Universal stress protein A －－ 5.14 15125 5117
UspE Universal stress protein E －－ 5.3 34492 6406
SodB Superoxide dismutase [Fe] (EC 1.15.1.1) －－ 5.53 22150 6205 Tpx Thiol peroxidase (EC 1.11.1.-) (Scavengase
P20)
－－ 4.89 18709 4210
TrxA Thioredoxin 1 (Trx1) (Trx) －－ 4.67 11675 4128
圖 5-2 Adriamycin 藥物對大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
以 PDQuest Advanced 8.0.1 做影像分析時，影像中點的密度與蛋白質的表現 量成正比，軟體將其蛋白質的相對量繪製成直條圖◦直條圖中 X 軸座標的第一點 代表的是未以藥物處理的大腸桿菌蛋白質，第二點代表的是以 Adriamycin 藥物 處理後的大腸桿菌蛋白質◦由直條圖中得知 Adriamycin 對大腸桿菌蛋白質表現的 影響; 以"＋＋"代表蛋白質濃度增加二倍以上，"＋"代表蛋白質濃度增加不到二 倍，"－－"代表蛋白質濃度減少二倍以上，"－"代表蛋白質濃度減少不到二倍
◦
Protein name
Full name effect pI Mw ssp GlyA Serine hydroxymethyltransferase
(EC 2.1.2.1) (Serine methylase) (SHMT)
N 6.04 46051 7507
? －－ 7720
? －－ 7723
? ＋＋ 7725
? － 7831
? － 7832
YliB Putative binding protein yliB ＋ 7.32 73914 8719
NlpD Lipoprotein nlpD ＋＋ 8.84 3879 9402
DegP Protease do (EC 3.4.21.-) ＋＋ 8.01 6640 9501
圖 5-3 Adriamycin 藥物對其他可能大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
以 PDQuest Advanced 8.0.1 做影像分析時，影像中點的密度與蛋白質的表現 量成正比，軟體將其蛋白質的相對量繪製成直條圖◦直條圖中 X 軸座標的第一點 代表的是未以藥物處理的大腸桿菌蛋白質，第二點代表的是以 Adriamycin 藥物 處理後的大腸桿菌蛋白質◦由直條圖中得知 Adriamycin 對其他可能大腸桿菌其他 可能蛋白質表現的影響; 以"＋＋"代表蛋白質濃度增加二倍以上，"＋"代表蛋白 質濃度增加不到二倍，"－－"代表蛋白質濃度減少二倍以上，"－"代表蛋白質濃 度減少不到二倍，"N"代表蛋白質表現沒有差異
◦
圖 6-1 Cisplatin 藥物對大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
(A) 膠是(B)和(C)膠片經影像處理後加成的結果;(B)為對照組;(C)為 cisplatin 處理後，大腸桿菌的蛋白質表現◦膠片上出現的紅色數字代表蛋白質在膠片上的 相對座標，前面兩個數字是以 X 軸座標分為 0 到 9 共十區，每一區再細分十小 格，所形成的位置編碼，後面兩個數字則是以 Y 軸座標分為 0 到 9 共十區，每 一區再細分十小格，所形成的位置編碼，於是構成了四位數字的 ssp 座標◦
Protein name
Full name effect pI Mw ssp
DnaK Chaperone protein DnaK －－ 4.8 69647 2709
RecA Recombinase A ＋＋ 5.08 41219 4509
GroES 10 kDa chaperonin (Protein Cpn10) (groES protein)
＋＋ 5.15 15660 4307
GroEL 60 kDa chaperonin (Protein Cpn60) (groEL protein)
＋＋ 4.85 56743 2630
UspA Universal stress protein A －－ 5.14 15125 4302
UspE Universal stress protein E －－ 5.3 34492 5523
SodB Superoxide dismutase [Fe] (EC 1.15.1.1) －－ 5.53 22150 6301
Tpx Thiol peroxidase (EC 1.11.1.-) (Scavengase P20) －－ 4.89 18709 3308
TrxA Thioredoxin 1 (Trx1) (Trx) －－ 4.67 11675 3302
圖 6-2 Cisplatin 藥物對大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
以 PDQuest Advanced 8.0.1 做影像分析時，影像中點的密度與蛋白質的表 現量成正比，軟體將其蛋白質的相對量繪製成直條圖◦直條圖中 X 軸座標的第一 點代表的是未以藥物處理的大腸桿菌蛋白質，第二點代表的是以 Cisplatin 藥物 處理後的大腸桿菌蛋白質◦由直條圖中得知 Cisplatin 對大腸桿菌蛋白質表現的影 響; 以"＋＋"代表蛋白質濃度增加二倍以上，"＋"代表蛋白質濃度增加不到二 倍，"－－"代表蛋白質濃度減少二倍以上，"－"代表蛋白質濃度減少不到二倍
◦
Protein name
Full name effect pI Mw ssp GlnA Glutamine synthetase (EC6.3.1.2)
(Glutamate--ammonia ligase).
－－ 5.18 53809 4616
FtsZ Cell division protein ftsZ －－ 4.62 40571 2511 FtsZ Cell division protein ftsZ －－ 4.62 40571 2513 Syd Aspartyl-tRNA synthetase (EC
6.1.1.12) (Aspartate--tRNA ligase) (AspRS)
－－ 5.42 61626 5810
NusA Transcription elongation protein nusA (N utilization substance protein A) (L factor)
－－ 4.54 61144 1706
K6pF2 6-phosphofructokinase isozyme 2 (EC 2.7.1.11) (Phosphofructokinase-2)
－ 5.30 38081 5501
IlvC Ketol-acid reductoisomerase (EC 1.1.1.86) (Acetohydroxy-acid isomeroreductase)
(Alpha-keto-beta-hydroxylacil reductoisomerase)
－ 5.25 52143 4632
圖 6-3 Cisplatin 藥物對其他可能大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
ThrC Threonine synthase (EC 4.2.3.1) N 5.29 48676 5607
? ＋＋ 5601
GlpK Glycerol kinase (EC 2.7.1.30)
(ATP:glycerol 3-phosphotransferase) (Glycerokinase) (GK)
＋ 5.30 50728 5604
HtpG Chaperone protein htpG (Heat shock protein htpG) (High temperature protein G) (Heat shock protein C62.5)
＋＋ 5.06 65639 4706
PflB Formate acetyltransferase 1 (EC 2.3.1.54) (Pyruvate formate-lyase 1)
＋＋ 5.61 82279 6818
PflB Formate acetyltransferase 1 (EC 2.3.1.54) (Pyruvate formate-lyase 1)
＋＋ 5.61 82279 6811
FabD Malonyl CoA-acyl carrier protein transacylase (EC 2.3.1.39) (MCT)
＋＋ 4.95 33469 2519
圖 6-3 續 Cisplatin 藥物對其他可能大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
以 PDQuest Advanced 8.0.1 做影像分析時，影像中點的密度與蛋白質的表 現量成正比，軟體將其蛋白質的相對量繪製成直條圖◦直條圖中 X 軸座標的第一 點代表的是未以藥物處理的大腸桿菌蛋白質，第二點代表的是以 Cisplatin 藥物 處理後的大腸桿菌蛋白質◦由直條圖中得知 Cisplatin 對其他可能大腸桿菌其他可 能蛋白質表現的影響; 以"＋＋"代表蛋白質濃度增加二倍以上，"＋"代表蛋白質 濃度增加不到二倍，"－－"代表蛋白質濃度減少二倍以上，"－"代表蛋白質濃度 減少不到二倍，"N"代表蛋白質表現沒有差異
◦
參、藥物合併使用對大腸桿菌的毒性及蛋白質表現的影響
圖 7-1 VK
3兩倍劑量使用對大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
(A)主膠是(B)(C)(D)膠片經影像處理後加成的結果;(B)為對照組;(C)為 VK3
處理後，大腸桿菌的蛋白質表現;(D)為 VK3兩倍劑量處理後，大腸桿菌的蛋白質 表現◦膠片上出現的紅色數字代表蛋白質在膠片上的相對座標，前面兩個數字是 以 X 軸座標分為 0 到 9 共十區，每一區再細分十小格，所形成的位置編碼，後 面兩個數字則是以 Y 軸座標分為 0 到 9 共十區，每一區再細分十小格，所形成 的位置編碼，於是構成了四位數字的 ssp 座標◦
effect Protein
name
Full name
a b
pI Mw ssp
DnaK Chaperone protein DnaK －－ － 4.80 69647 2709
RecA Recombinase A ＋＋ ＋＋ 5.08 41219 4509
GroES 10 kDa chaperonin (Protein Cpn10) (groES protein)
N －－ 5.15 15660 4307 Zwf Glucose-6-phosphate 1-dehydrogenase
(EC1.1.1.49) (G6PD)
＋ －－ 5.61 51633 6640
UspA Universal stress protein A －－ ＋ 5.14 15125 4302
圖 7-2 VK
3兩倍劑量使用對大腸桿菌蛋白質表現的影響◦
UspE Universal stress protein E －－ N 5.3 34492 5523 UspF Universal stress protein F N －－ 7.37 30778 9436 SodB Superoxide dismutase [Fe] (EC
1.15.1.1)
－－ N 5.53 22150 6301
Tpx Thiol peroxidase (EC 1.11.1) (Scavengase P20)
－－ －－ 4.89 18709 3308
TrxA Thioredoxin 1 (Trx1) (Trx) －－ ＋ 4.67 11675 3302 Odp2 Dihydrolipoyllysine-residue
acetyltransferase component of
pyruvate dehydrogenase complex (EC
pyruvate dehydrogenase complex (EC