Institute of Plant and Microbial Biology

細胞內膜狀胞器系統及囊胞傳遞的分子機制參與在植物病毒的感染與致病過程的角色
我是分子細胞學家，專攻的研究領域是蛋白質傳送(protein targeting)與囊胞傳遞(vesicular trafficking)的機制。酵母菌Saccharomyces cerevisiae是真核生物的細胞學裡，不管在機制上或在功能上都被研究得最透徹的系統，也是我多年來熟悉的研究材料。我們實驗室將參與植物細胞與微生物交互作用的研究，主要的興趣及重心在於寄主細胞內所參與的分子機制，雖然部份初期的研究材料並非我的既有專長，但在這個所裡有很多互補的資源，而我也殷切期盼在此虛心學習。

利用酵母菌系統來探究病原所攜帶的因子在細胞中的功能
踏進當代的分子細胞生物學，我們學到，很多真核生物的基本結構和功能，尤其是在細胞的膜狀胞器系統(organelle system)、以及細胞骨架(cytoskeleton)上的研究，存在極高的相似度。研究蛋白質的功能，跨越物種的思維，為很多原本棘手的研究材料，提出了新的可行方向。以這個觀念為基礎，我們將嘗試以酵母菌為系統，來研究病原在寄主細胞中生存的分子機制。在實驗室建立的初期，我選定以植物病毒為研究材料，多年來，我們參與酵母菌在蛋白質運輸與囊胞傳遞機制的經驗，將成為我們建構這個新的研究方向的基礎。至於利用酵母菌系統來研究動物病原，包括細菌和病毒，則已有先例。

病毒與寄主植物交互作用的分子細胞學研究
病毒是絕對寄生的植物病原。由於病毒的感染具有這種絕對仰賴寄主細胞的天性，我們猜測，病毒所攜帶的因子，勢必與寄主細胞內很多的反應進行交互作用，而如何妥善利用這些複雜的交互作用，將成為病毒成功複製及建立感染的基礎。我們從最近很多的文獻知道，在建立起完整的感染及致病過程中，很多病毒必需仰賴植物細胞內的膜狀胞器系統，來進行複製。因此，我們假設，這些原本細胞中用於分子運輸的胞器，以及原本參與蛋白質運輸和囊胞傳遞的分子機制，會因病毒所帶因子的影響，而受到改變，這種改變，將會有利於病毒的複製、成熟、及運輸。

我們是一個致力於分子細胞生物學研究的實驗室，因此，我們有興趣的研究主軸就在於，這些發生在胞器上的交互作用是什麼？這些交互作用對於病毒的複製及運輸，會造成什麼樣的影響或優勢？而這些作用的存在，是否與達成病毒感染的病原性有直接的相關性？以及，這些作用對於寄主本身的生理，會造成什麼樣的影響？又，細胞內原本存在的辨識機制是如何解讀、參與、及反應在病毒建立感染的過程中？

分析植物RNA病毒的蛋白質表現於細胞中的分子功能
首先，我們將嘗試以一些簡單的單股(+)RNA病毒為材料，這類病毒的複製多是在膜狀胞器上進行。舉例來說，我們對Potexviruses這類的病毒，在它的遺傳物質上帶有的三個移動蛋白(或被稱之為triple gene block (TGB))非常有興趣。當這三個蛋白質在細胞中表現，相對於病毒學家而言，它的功能，是為了讓病毒能夠在植物細胞中移動；但是，站在細胞學家的立場來分析，這些蛋白質究竟具有什麼分子功能，參與何種細胞機制，則不是很清楚。

在potato virus X (PVX)感染的植物細胞裡，TGBp2及TGBp3被發現是表現於內質網(Endoplasmic reticulum, ER)的蛋白質。有趣的是，近年的研究報告指出，在病毒感染的初期，有些由ER形成的囊胞(granular vesicles)，可能和病毒的複製及運送有關。因此，我們大膽假設，移動蛋白TGB可能直接參與這些攜帶病毒囊胞的形成。

首先，理所當然的，我們必須試著提出移動蛋白和形成帶病毒囊胞的直接證據。接著，我們希望建立起一套能夠複製病毒囊胞形成的體外系統，這個系統將有助於我們分析那些基本的蛋白質因子，會直接參與病毒囊胞的形成。同時，我們也希望，能夠在細胞中直接鑑定出，跟這些移動蛋白有交互作用的因子。我們將嘗試運用酵母菌系統的優勢，希望以這種方式找出的相關證據，能夠在最後回歸於植物系統中被重覆證實。

研究相關技術
我的專業訓練主要來自在密西根大學安那堡分校的Daniel Klionsky實驗室和在加州大學柏克萊分校的Randy Schekman實驗室，前者以細胞學為主，後者則是生化巨擘。我們的研究重心將著重在蛋白質的層次，包括蛋白質純化、分析以及基本的分子生物學相關技術。同時，我們也強調螢光顯微技術(fluorescent microscopy)的應用，還有其它基本的細胞學技術，包括胞器的分離與分析等等。微脂體(liposome)的製備及應用，則將會在我們進一步的研究上，扮演重要的角色。

│研究員簡介│研究領域│重要著作│實驗室成員│

近期著作

相關資料

Wang, C.-W., Kim, J., Huang, W-P., Abeliovich, H., Stromhaug, P. E., Dann, W. A. Jr., and Klionsky, D. J. (2001). Apg2 is a novel protein required for the cytoplasm to vacuole targeting, autophagy, and pexophagy pathways. J. Biol. Chem. 276(32): 30442-51.
Wang, C.-W., Stromhaug, P. E., Shima, J. and Klionsky, D. J. (2002). The Ccz1-Mon1 protein complex is required for the late step of multiple vacuole delivery pathways. J. Biol. Chem. 277(49): 47917-27.
Reggiori, F., Wang, C.-W., Stromhaug, P. E., Shintani, T., and Klionsky, D. J. (2003). Vps51 is part of the yeast Vps Fifty Three tethering complex essential for retrograde traffic from the early endosome and Cvt vesicle completion. J. Biol. Chem. 278(7): 5009-5020.
Wang, C.-W. and Klionsky, D. J. (2003). Chapter 8: Microautophagy. In: Autophagy. D. J. Klionsky ed. Landes Bioscience. Georgetown, TX.
Wang, C.-W., and Klionsky, D. J., (2003). The molecular mechanism of autophagy. Molecular Medicine. 9(3/4): 65-76.
Wang, C.-W., Stromhaug, P. E., Kauffman, E., Weisman, L. S., and Klionsky, D. J., (2003). Yeast homotypic vacuole fusion requires the Ccz1-Mon1 complex during the tethering/docking stage. J. Cell Biol. 163(5): 973-85.
Reggiori, F., Wang, C.-W., Stromhaug, P. E., Abeliovich, H., and Klionsky, D. J. (2004). Early stages of the secretory pathway but not endosomes, are required for Cvt vesicle and autophagosome assembly in Saccharomyces cerevisiae. Mol. Biol. Cell. 15(5): 2189-204.
Stromhaug, P. E., Reggiori, F., Guan, J., Wang C.-W., and Klionsky DJ. (2004). Atg21 is a phosphoinositide binding protein required for efficient lipidation and localization of Atg8 during uptake of aminopeptidase I by selective autophagy. Mol. Biol. Cell. 15(8): 3553-3566.
Cheong, H., Yorimitsu, T., Reggiori, F., Legakis, J. E., Wang, C. -W., and Klionsky, D. J. (2005) Atg17 regulates the magnitude of the autophagic response. Mol Biol Cell. 16(7):3438-53.
Wang, C. -W., Hamamoto, S., Orci, L., and Schekman, R. Exomer: A coat complex for transport of select membrane proteins from the trans-Golgi network to the plasma membrane in yeast. (2006). J Cell Biol. 174(7):973-83. (*Highlighted in Nature Reviews Molecular Cell Biology, 7: 795, 2006).