黃志宏Chih-Hung Huang 助理教授

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細菌遺傳學實驗室的幾個有興趣的研究方向
 
鏈黴菌(Streptomyces)線形染色體以及質體末端的端粒(telomere)構造及功能之研究。
這部分的研究是在探討工業用微生物「鏈黴菌」的線型染色體的複製機轉。這細菌可產生非常多種的抗生素與水解酶,但是在人工培養條件下,呈現出高度的遺傳不穩定性,導致產生抗生素或是水解酶基因消失,造成工業發酵上的困難。由於易消失的DNA片段都位於其線型染色體的末端,所以推論這細菌的遺傳不穩定性,可能與其線型染色體末端的複製機轉有關。所以我們先前的實驗,已經對其末端的構造(包含DNA以及以共價鍵鍵結在末端的蛋白質)有充分的瞭解,接著將嘗試建立在試管中重現細菌染色體體末端的複製反應,以瞭解其機轉。此外,由於鏈黴菌的野生菌種,其遺傳不穩定的現象不像人工培養下的這麼明顯,所以我們將嘗試藉由模擬每天24小時溫度、濕度的改變,觀察非恆溫培養或是其他參數的改變,是否可以有效的降低此種突變現象。這些實驗結果除了可以為工業界提供解決方案外,也是很重要的基礎科學研究。
 
細胞內的線形DNA的接合生殖機轉。
現在已知的微生物接合生殖模式與機轉,都是建構於大腸桿菌的環形質體之上,但這些機轉並不適用於線型的DNA分子去進行接合生殖。我們實驗室有一些構築的線型質體在鏈黴菌之間並不具有接合生殖的能力,再加上幾個大型、具有接合生殖能力的線型質體(SLP2, SCP1)都已完成定序與註解,所以我們可以利用這些現有的基礎來研究哪些因子與鏈黴菌線型質體的接合生殖能力有關,希望能提供一個全新的運作機轉模式。
 
線型DNA在演化上的優勢
已知的真核生物細胞核內的染色體都是以線型的型態存在,並進行複製:而原核生物的染色體則大多以環型的型態存在。從另一個角度來看,真核生物的基因體由較多的核酸所組成,且染色體的數目較多,相對來說,原核生物的基因體由較少的核酸所組成,且染色體的數目多為一個。這些雖是歸納所得的結果,但是也可能直接指出了線型與環型染色體在演化上的各自優劣。鏈黴菌是線型染色體的原核生物(雖然在實驗室中也可觀察到由線型轉換成環形染色體的鏈黴菌),他擁有一般細菌更龐大的基因體(6~10 MB),而日本的Dr. Kinashi實驗室也發現S. coelicolor 2106這菌株擁有兩條線型染色體,這些結果顯示鏈黴菌應該是非常適合來研究此一問題的好材料,我們也開始切入此一議題中。
 
篩選具有分解巨分子化合物的細菌。
計畫從台灣多變的環境中,去篩檢各種具有特殊代謝,分解能力的微生物。因為現今工業界為了因應「京都議定書」所要求的二氧化碳減量,所以希望能以生物酵素的室溫反應活性,來取代傳統高溫化學合成或裂解的反應;或是因應石油資源約來越少而衍生出來的「生質能源」的開發,也需要能夠在室溫,甚至是低溫的環境下具有大量分解纖維素成葡萄糖能力的酵素,或是有效轉化碳水化合物為酒精,或是氫氣的酵素。而地球上的微生物經過幾十億年的演化,早就能夠適應各種極端的環境,也具有分解或合成不同化學物質的能力,所以藉由篩選微生物而取得其酵素是非常有效的策略。所以我們預計每年的春夏之際,從中海拔山區潮濕腐爛的泥土中,尋找具有分解植物纖維,或是蛋白質的新菌種,帶回實驗室培養與篩選。而實驗部分的菌種篩選平台,預計與幾個生技公司合作建立,然後依業界的需求提供可能合適的菌種。
 
 

學經歷:

 

2005/2 ~ 迄今     台北科技大學生物科技研究所  助理教授

2005/1 ~ 2005/1   國立陽明大學遺傳學研究所    博士後研究員

2003/1 ~ 2004/12  國家衛生研究院              特約博士後研究員

2002/8 ~ 2002/12  國立陽明大學遺傳學研究所    博士後研究員

1997/9 ~ 2002/6   國立陽明大學遺傳學研究所    博士畢業

1995/9 ~ 1997/6   國立陽明大學遺傳學研究所    碩士畢業

1994/6 ~ 1995/6   國立陽明大學遺傳學研究所    研究助理

1992/7 ~ 1994/5   服役於聯合勤務部隊          國防部優秀義務役士官兵表揚

1988/9 ~ 1992/6   私立東海大學生物系          學士畢業

 
 

學術論文(SCI)

l   Liu H-L, Yang F-C, Lin H-Y, Huang C-H, Fang H-W, Tsai W-B and Cheng Y-C (2008). Artificial neural network to predict the growth of the indigenous Acidthiobacillus thiooxidans. Chemical Engineering Journal. 137 (2): 231-237

l   Tsai H-H, Huang C-H, Lin AM and Chen CW (2008),Terminal proteins of Streptomyces chromosome can target DNA into eukaryotic nuclei. Nuclear Acid Research. Jun;36(10):e62.

l   Zhao J-H, Liu H-L, Lin H-Y, Huang C-H, Fang H-W, Tsai S-W (2007). Semiempirical Molecular Orbital Studies of the Acylation Step in the Lipase-catalyzed Ester Hydrolysis. Journal of Chinese Chemical Society. 54:835-842.

l   Huang C-H, Tsai H-H, Tsay Y-G, Chien Y-N, wang S-L, Cheng M-Y and Chen CW (2007). The telomere system of the Streptomyces linear. Molecular Microbiology. 63:1710-1718.

l   Yang C-C, Chen Y-H, Tsai H-H, Huang C-H, Huang T-W and Chen CW (2006). In vitro deoxynucleotidylation of the terminal protein of Streptomyces linear chromosomes. Applied and Environmental Microbiology. 72(12):7959-61.

l   Weaver D, Karoonuthaisiri N, Tsai H-H, Huang C-H, Ho ML, Gai S, Patel KG, Huang J, Cohen SN, Hopwood DA, Chen CW and Kao CM (2004). Genome plasticity in Streptomyces: identification of 1 Mb TIRs in the S. coelicolor A3(2) chromosome. Molecular Microbiology 51:1535-1550.

l   Huang C-H, Chen C-Y, Tsai H-H, Chen C, Lin Y-S and Chen CW (2003). Linear plasmid SLP2 of Streptomyces lividans is a composite replicons. Molecular Microbiology 47:1563-1576.

l   Yang C-C, Huang C-H, Li C-Y, Tsay Y-G, Lee, S-C and Chen CW (2002) The terminal proteins of linear Streptomyces chromosomes and plasmids: A novel class of replication priming proteins. Molecular Microbiology 43: 297-305. (co-first author)

l   Chen WC, Huang C-H, Lee H-H, Tsai H-H and Ralph Kirby (2002). Once the circle has been broken: dynamics and evolution of Streptomyces chromosomes. Trend in Genetics 18:522-529.

l   Bentley S D, Chater K F, Cerdeno-Tarraga A-M, Challis G L, Thomson N R, James K D, Harris D E, Parkhill J, Quail M A, ieser H, Harper D, Bateman A, Brown S, Chandra G, Chen C, Collins M, Cronin A, Fraser A, Goble A, Hidalgo J, Hornsby T, Howarth S, Huang C-H, Kieser T, Larke L, Murphy L, Oliver K, O'Neil S, Rabbinowitsch E, Rajandream M-A, Rutherford K, Rutter S, Seeger K, Saunders D, Sharp S, Squares R, Squares S, Taylor K, Warren T, Wietzorrek A, Woodward J, Barrell B G and Hopwood D A. (2002). Complete genome sequence of the model actinomycete Streptomyces coelicolor A3(2). Nature 417:141-147.

l   Bey S-J, Tsou M-F, Huang C-H, Yang C-C and Chen CW (2000) The homologous terminal sequence of the Streptomyces lividans chromosome and SLP2 plasmid. Microbiology 146: 911-922.

l   Wang S-J, Chang H-M, Lin Y-S, Huang C-H and Chen CW (1999). Streptomyces genomes: Circular genetic maps from the linear chromosomes. Microbiology 145: 2209-2220.

l   Huang C-H, Lin Y-S, Yang Y-L, Huang S-W and Chen CW (1998). The telomeres of Streptomyces chromosomes contain conserved palindromic sequences with potential to form complex secondary structures. Molecular Microbiology 28: 905-916.