系所：化學系            教師姓名：江昀緯教授

發表期刊：Structure and Nitrite Reductase Activity of the Di-iron Protein ScdA in Staphylococcus aureus, Journal of the American Chemical Society, 147 (2025) 31558-31569. https://doi.org/10.1021/jacs.5c05573

標題：清華化學團隊揭開金黃色葡萄球菌存活關鍵：亞硝酸鹽還原機制現形

摘要：病原菌能在人體內成功存活，關鍵在於其對抗免疫系統所施加之強烈化學壓力的能力。其中，反應性氮物種RNS(Reactive Nitrogen Species) 是宿主對抗細菌的重要武器，但細菌如何在此環境中存活，其分子機制長期未被完全釐清。本研究聚焦於金黃色葡萄球菌中的雙鐵蛋白 ScdA，首次同時揭示其完整三維結構與意想不到的酵素功能，解決了一項懸而未解近二十年的重要科學問題。
本研究最關鍵的發現在於：ScdA 並非僅是被動修復受損金屬中心的保護性蛋白，而是一種主動將亞硝酸鹽轉換為一氧化氮（NO）的酵素。一氧化氮是一種極具生物意義的雙面分子——高濃度時具有強烈毒性，低濃度時卻能作為訊號與調控因子。證實金黃色葡萄球菌可自行生成 NO，徹底改變了我們對細菌氮壓力調控策略的理解，也揭示病原菌如何在毒性與調控之間取得微妙平衡。
在學術層面，本研究的重要貢獻之一是其高度整合的結構生物學研究方法。單一技術無法解析 ScdA 的完整樣貌：X-ray 繞射解析了雙鐵催化核心，溶液態核磁共振NMR解析高度動態的 N 端結構域，AlphaFold 提供全長蛋白的結構預測，而台灣唯一的脈衝式 EPR/DEER 光譜技術則在溶液中驗證其二聚體架構、描繪出動態構型。此研究具體展示了人工智慧結構預測如何在先進光譜技術的約束下被實驗驗證，為研究高度動態、多結構域的複雜蛋白聚合體提供了具示範性的整合性研究方法。
功能上，本研究進一步連結結構與催化活性，發現蛋白二聚化與氧化還原敏感的半胱胺酸殘基能精細調控酵素效率。細胞實驗更證實，當此調控失衡時，ScdA 所生成的 NO 會對細胞造成明顯毒性。
在生醫應用層面，這些成果指出一氧化氮恆定調控本身即為抗藥性病原菌的潛在弱點。透過干擾其壓力調控網絡，而非直接抑制生長，可能為對抗 MRSA金黃色葡萄球菌等抗藥性細菌開啟全新的治療策略。