遺傳缺陷或維生素葉酸缺乏可能會造成單碳代謝的擾亂而促使疾病發生。人類亞甲基四氫葉酸還原.（MTHFR）基因之多型性存在普遍。在葉酸充分的狀態下，此.之遺傳變異型似乎可以緩解某些癌症的形成。但葉酸缺乏時，此變異型反而是某些癌症危險因子。目前機制尚不清楚。本計畫建立干擾亞甲基四氫葉酸還原.表現之系統，以探討葉酸酵素基因之變異對同半胱氨酸代謝及DNA甲基化反應之影響。接著將以獨特的方式追蹤單碳代謝路徑以闡明營養素與遺傳因子之間的交互作用。在93年的實驗結果中，我們發現當葉酸充足時，在人類淋巴母細胞模式中，亞甲基四氫葉酸還原.之TT型變異的嘌呤的新生成流向比 CC型高出許多，而當葉酸缺乏時，嘌呤的新生成流向在TT型變異及CC型則並無不同。我們認為葉酸充足時，TT型變異會使亞甲基四氫葉酸還原.活性降低，而造成較高的醛基四氫葉酸的供獲率。但當葉酸缺乏時，所有葉酸形式包括醛基四氫葉酸等均為不足，因此嘌呤的新生成不再有優勢。此結果證明此.之表現型和葉酸營養狀況密切相關。同時我們認為此種調控機制可能是亞甲基四氫葉酸還原.基因變異影響癌症發生過程的原因之ㄧ。本計畫之假說為: 葉酸充足時，若MTHFR受到抑制會導致亞甲基葉酸及醛基葉酸的增加。此種新的碳單位分配有助於嘌呤及嘧啶合成。充足的核酸供應對DNA 修復可能有所助益而保護細胞。但當葉酸供應不足時，若MTHFR受到抑制卻會造成甲基化路徑及核酸之合成路徑同時減低，此時DNA 前驅物合成之優勢不復存在，而且還可能因缺乏甲基型葉酸而導致細胞內甲基化反應失去平衡，而成為誘發癌症形成之風險因子。 本計畫將建立干擾亞甲基四氫葉酸還原.表現之系統，以研究亞甲基四氫葉酸還原.和環境因素間的交互作用。接著將做一系列研究，針對亞甲基四氫葉酸還原.缺乏及營養狀態之變化，逐一探討同半胱氨酸代謝、甲基族傳遞、甲硫氨酸合成、及DNA甲基化等反應路徑之影響。本計畫可提供遺傳、代謝、營養等多層面的重要資訊，對癌症的預防有很重要之參考價值

En-Pei Isabel
建立特定人體, 細胞, 動物, 微生物研究模式
發展質譜技術平台
追蹤動物體內及細胞內的代謝路徑及分流
探討疾病發生與飲食或藥物治療機轉
進一步找出具潛力治療策略

研究背景 單碳代謝為生物體內甲基的代謝過程，包含了葉酸循環、同半胱氨酸轉硫及轉甲基反應、甲硫胺酸及腺苷甲硫胺酸生合成、核苷酸合成等重要代謝路徑。 不同的研究暗示能量平衡可能與單碳代謝關係密切：先前研究發現肥胖者其血中甘胺酸的濃度較低。此外運動則會降低正常馬模型的血中甘胺酸和絲氨酸的濃度。有研究顯示限制卡路里在果蠅模型中會增加二磷酸腺苷和單磷酸腺苷的合成。在酵母菌模型中則會維持三磷酸腺苷的濃度。這些變化可能會造成體內單碳代謝的改變。本研究的目的在於探討長期餵食高脂飲食、長期有氧運動、長期阻力運動以及和長期限制卡路里對於體內單碳代謝之影響