【科學講堂】研神秘暗蛋白質 提高標靶療法成效
一直以來，我們認為人體基因圖譜中，有一部分基因不會用於製造蛋白質，科學家近期卻發現，這些看似不參與製造蛋白質的基因竟然也能夠用來生產蛋白質，而這些基因生產的蛋白質被稱為暗蛋白質。想必各位也很好奇暗蛋白質與普通蛋白質有何不同，又有何作用吧？今天的科學講堂就與大家分享。
早在2009年，科學家們就希望更深入了解細胞在什麼時間究竟生產什麼蛋白質，因此開發了核糖體分析（ribosome profiling）技術。細胞中的核糖體（ribosome）是專門製造蛋白質的「工廠」，在接收了信使核糖核酸（messenger RNA,mRNA）後，就會根據mRNA上代表的信號製造出相關的蛋白質。
在進行核糖體分析的時候，研究人員收集細胞中的核糖體，再分析跟它們連在一起的mRNA，便能知道細胞會生產出怎樣的蛋白質。
在進行核糖體分析的時候，科學家們發現核糖體在生產成千上萬的暗蛋白質，來自於基因圖譜上本來我們認為不用來製造蛋白質的部分。科學家們估計，這些之前被忽略但仍可以用來製造蛋白質的基因（又稱非傳統基因），起碼有七千段。（按：研究中「基因」常指開放閱讀框Open reading frame，是生物個體的基因組中可能作為蛋白質編碼序列的部分。）
暗蛋白質更加「迷你」
一般常見的蛋白質可以由幾百以至幾千顆氨基酸組成，暗蛋白質卻短得多，通常只由幾十枚氨基酸組成。它們很少出現在其他生物的基因圖譜中，功用還不是十分清楚，但在某些癌症中（例如乳癌、神經管細胞瘤）出現得比較多。
其後出現的CRISPR基因編輯技術，幫助我們分析這些暗蛋白質對人體的影響。研究人員運用基因編輯技術抑制數千種不同的暗蛋白質在人類幹細胞中出現，發現在當中的數百個情況下，幹細胞會在生長的時候出現缺陷，說明蛋白質應該在細胞中起發揮某種重要的作用。
可在細胞膜中進一步演化
2023年發表的研究指出，許多暗蛋白質都帶有特別的「化學標籤」，驅使身體很快地將它們棄置及回收，因此它們可能只短暫地存在，甚至是被錯誤生產出來。不過，科學家們亦發現了身體的相關機制：將少部分黑暗蛋白質帶到細胞膜中，避免它們受破壞，並且進一步演化，以便發揮新的功能。
這些暗蛋白質亦在我們的免疫系統中扮演重要的角色。不管是暗蛋白質還是普通蛋白質，只要是細胞製造的都會被人類白細胞抗原（human leukocyte antigen,HLA）這個系統記住，再用來訓練身體的免疫系統，好讓免疫系統認識哪些是自身的細胞，哪些是外來的病原體。
小結
雖然我們還不清楚這些暗蛋白質在人體中的具體作用，但它們的存在已令科學家產生無數猜測，是未來值得進一步研究的對象。醫藥業界已在探索利用特定的暗蛋白質來辨認癌細胞，以求開發出更到位的標靶療法。
●杜子航 教育工作者
早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。
