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理大基於質譜的跨學科研究 解決科學基礎與應用難題

2025年4月1日

研究及創新

香港理工大學應用生物及化學科技學系副系主任及教授姚鍾平教授領導的跨學科團隊,專注於質譜(MS)、分析化學、化學生物學及多組學的研究。團隊致力開發和應用基於質譜的方法,以解決化學、生物學、醫學、食品科學及資訊科學等領域的基础與應用問題。

目前的研究領域包括:

 

分子數據存儲

姚教授的團隊正在研發用於數據存儲的氨基酸序列。相比傳統及其他新興方法,這種序列技術具備更高的儲存密度及更長的儲存期限。通過指定不同的氨基酸代表不同的位元組合,便可將數字信息的位元序列轉換為氨基酸序列,這些序列可進一步被合成或表達為多肽或蛋白質,以實現數據存儲。

在取回數據時,對承載數據的肽或蛋白質進行測序,並根據先前的指定,將獲取的氨基酸序列轉換為位元組合,最後再進行解碼得到原來的數據。

目前,團隊已成功將一些文本和音訊資料存儲在多肽中,並通過LC-MS/MS測序成功將其讀回。此外,團隊正積極研究如何用蛋白質進行數據存儲,包括將數據存儲在細菌和植物等物種之中。這項研究將數據存儲與多肽合成、蛋白質工程及蛋白質組學聯繫起來,為這些領域開創全新的發展機遇。

 

蛋白質動態構象與蛋白質相互作用

姚教授的團隊運用氫/氘交換質譜、原态質譜、離子遷移質譜及分子動態模擬等技術,來研究蛋白質動態構象及蛋白質之間的相互作用,這些信息往往難以透過傳統技術獲得。

目前,團隊正在進行的研究項目包括: 研究β-內酰胺酶的動態構象及其與抗生素和抑制劑的相互作用,以及SARS-CoV-2蛋白質與ACE-2、抗體及抑制劑的相互作用等。

 

分子組裝與識別

質譜技術具備快速且靈敏的特點,並能提供不受溶劑或其他物質干擾的氣相環境,使其成為獲取分子組裝與識別內在特性的理想工具。

姚教授正在使用串聯質譜、離子遷移質譜及分子建模技術,以深入了解生物分子(特别是在金屬離子協調下)如何進行組裝,探討基本分子的手性識別如何被誘導及傳播,並開發新的異構體區分方法,包括藥物的手性識別。

 

疾病與生物運作機制尋找生物標記物

理大團隊致力運用蛋白質組學、代謝組學及脂質組學技術來研究生物與臨床樣本,以了解生物學中的基本運作機制並尋找疾病的生物標記物。例如,透過與香港科技大學細胞生物學研究團隊郭玉松教授合作,團隊成功利用基於質譜的蛋白質組學技術,系統性地揭示了運送蛋白如何被分揀並進入囊泡進行運輸。

 

食品安全

團隊致力應用並開發質譜技術,以鑑定食用油、葡萄酒及草藥等食品。例如,團隊積極尋找方法確保食用油的質量,包括根據MALDI-MS技術開發出快速分析食用油的方法,以及地溝油篩查方法,建立食用油的質譜數據庫,並開發了快速定量分析調和油的方法。團隊更與香港特區政府合作,制定了香港油炸用油的使用指引,並已在香港公佈執行。

 

資料來源:Faculty of Science Newsletter (December 2024)

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