รางวัลเกียรติยศ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

รองศาสตราจารย์ ดร. ศกรณ์ มงคลสุข
(Associate Professor Dr. Skorn Mongkolsuk)
เมธีอาวุโส สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย 2545

ประวัติส่วนตัว

เกิดเมื่อวันที่ 22 พฤศจิกายน พ.ศ. 2500 ที่กรุงเทพมหานคร เป็นบุตรของ ศาสตราจารย์ ดร.สตางค์ และนางยุพิน มงคลสุข สำเร็จการศึกษาชั้นประถมและมัธยมจากโรงเรียน Birkenhead ประเทศอังกฤษ สำเร็จการศึกษาในระดับปริญญาตรี สาขาเภสัชวิทยา จาก King's College และปริญญาโทสาขาชีวเคมี จาก Chelsea's Collage มหาวิทยาลัยลอนดอน ต่อมาเข้าศึกษาระดับปริญญาเอก ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐแมรีแลนด์ ประเทศสหรัฐอเมริกา สำเร็จการศึกษาในสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ในปี พ.ศ. 2528 หลังจากนั้นได้ทำงานวิจัยหลังปริญญาเอก ณ Laboratory of Biochemistry, National Cancer Institute, Nation Institute of Health ประเทศสหรัฐอเมริกา (พ.ศ. 2528-2530) สมรสกับ นางจรัสพร มงคลสุข (รังษีวงศ์) มีบุตร 1 คนคือ ด.ช. ยศกร มงคลสุข

ประวัติการทำงาน

หลังจากสำเร็จการศึกษาได้เข้ารับราชการเป็นอาจารย์ประจำ ภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ต่อมาได้รับการแต่งตั้งเป็น ผู้ช่วยศาสตราจารย์ และรองศาสตราจารย์ใน ภาควิชาเทคโนโลยีชีวภาพ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล เมื่อปี พ.ศ. 2534 และ 2541 ตามลำดับ ได้รับการแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่ง หัวหน้าห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีชีวภาพ สถาบันวิจัยจุฬาภรณ์ ตั้งแต่ พ.ศ. 2532 ถึงปัจจุบัน จากผลการทำงานวิจัยอย่างต่อเนื่อง ทำให้รับรางวัลนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ดีเด่น ปี พ.ศ. 2534 จากมูลนิธิส่งเสริมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในพระบรมราชูปถัมภ์ รางวัล Taguchi Prize ประเภทนักวิจัยดีเด่น ปี พ.ศ. 2540 จากสมาคมเทคโนโลยีชีวภาพแห่งประเทศไทย รางวัลนักวิทยาศาสตร์ดีเด่น ปี พ.ศ. 2541 สาขาเทคโนโลยีชีวภาพ จากมูลนิธิส่งเสริมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในพระบรมราชูปถัมภ์ 2543 รางวัลวิจัยระดับชมเชย ปี พ.ศ. 2543 จากสำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ นอกจากนี้ยังได้รับเกียรติให้เป็น สมาชิกบัณฑิตสภาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2543

ผลงานวิจัยโดยสรุป

งานวิจัยส่วนใหญ่คือ การศึกษากลไกการก่อโรคในพืชโดยแบคทีเรีย Xanthomonas ซึ่งเป็นแบคทีเรียซึ่งทำให้เกิดการสูญเสียผลผลิตทางการเกษตรเป็นจำนวนมาก ในพืชเศรษฐกิจ โดยปฏิกิริยาอย่างหนึ่งที่พืชตอบสนองต่อการรุกรานของเชื้อโรคคือ การเพิ่มปริมาณ Reactive Oxygen Species (ROS) เช่น hydrogen peroxide, organic peroxide และ superoxide สารเหล่านี้จะมีปริมาณสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ถ้าพืชสามารถป้องกันตัวเองและทำลายเชื้อโรคได้ ในทางตรงกันข้ามหากพืชไม่สามารถป้องกันตัวเองได้ ระดับของ ROS จะสูงขึ้นในระยะแรกแล้วลดลงอย่างรวดเร็ว แสดงว่าระดับ ROS มีความสำคัญต่อการป้องกันการเกิดโรค เนื่องจาก ROS สามารถไปยับยั้งการเจริญเติบโตและทำลายเชื้อโรค จึงได้ศึกษาพื้นฐานเกี่ยวกับกลไกซึ่ง Xanthomonas ใช้ป้องกันตัวเองจาก ROS เหล่านี้ กลไกนี้มีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตของ Xanthomonas ในพืชและความรุนแรงของโรคในระยะแรก จากงานวิจัยพบว่า เมื่อ Xanthomonas ถูกกระตุ้นด้วย superoxide ในปริมาณต่ำ เชื้อ Xanthomonas จะสร้างเอนไซม์ catalase และ alky hydroperoxide reductase ในระดับที่สูงขึ้นมากทำให้เชื้อ Xanthomonas ปรับดัวเองให้รอดพ้นจากการทำลายของ alky hydroperoxide reductase (alpR) จากการวิเคราะห์ลำดับเบสและกรดอะมิโนของยีนและโปรตีนทั้งสองนี้ ประกอบกับการศึกษาเกี่ยวกับบทบาทความสำคัญของเอนไซม์เหล่านี้ ในภาวะที่มี peroxide stress พบว่าเอนไซม์ทั้งสองมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการอยู่รอดของเซลล์ ด้วยเหตุนี้ความเข้าใจเกี่ยวกับวิธีควบคุมการทำงานของยีนทั้งสอง จึงเป็นความรู้พื้นฐานในการอธิบายและทำความเข้าใจระบบการป้องกันตัวเองของ Xanthomonas จาก Oxidative stress ต่อมาสามารถแยกยีน oxyR ซึ่งเป็น transcriptional activator และแสดงให้เห็นว่ายีนนี้มีความสำคัญต่อระบบการตอบสนองต่อ ใน Xanthomonas โดยพบว่า oxyR mutant มีความบกพร่องในการเจริญเติบโตในภาวะที่มีออกซิเจน และมีความไวสูงขึ้นต่อสารที่ทำให้เกิด Oxidative stress นอกจากนั้นใน oxyR mutant ยีน kat และ ahpR ไม่สามารถถูกกระตุ้นโดย Oxidative stress แสดงว่าโปรตีน OxyR นั้นจำเป็นต่อการตอบสนองของยีนทั้งสองต่อ oxidants การศึกษาการแสดงออกของยีน oxyR พบว่าใน Xanthomonas ปริมาณของโปรตีนจะสูงขึ้นหลายเท่า เมื่อถูกกระตุ้นด้วยสารที่ทำให้เกิด Oxidative stress ปรากฏการณ์นี้แตกต่างจากเชื้อแบคทีเรียอื่นๆ ทั้งหมดที่ได้มีผู้ทำการศึกษามา โดยในแบคทีเรียอื่นๆ นั้น โปรตีน OxyR เปลี่ยนแบบจาก reduced เป็น oxidized เมื่อแบคทีเรียถูกกระตุ้นด้วย oxidative stress แต่จะไม่มีการเพิ่มปริมาณของโปรตีน OxyR ผลงานวิจัยเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าโปรตีน OxyR มีหน้าที่เป็น global sensor และ regulator ของ oxidative stress นอกจาากนี้ยังค้นพบว่าถ้าเกิด mutation ขึ้นในโปรตีน OxyR ในบางกรดอะมิโน ทำให้ OxyR คงสภาพอยู่ในรูป oxidized ซึ่งจะทำให้แบคทีเรียมีความต้านทานต่อสาร peroxide สูงขึ้นกว่าเดิมมาก ในการศึกษาเกี่ยวกับสารไธออล (thiol) ที่สามารถทำปฏิกิริยากับหมู่ซัลไฮดริล (-SH) ในโปรตีนต่างๆ ได้ ดร.ศกรณ์ และคณะ ได้รายงานว่าสารประเภทนี้เหนี่ยวนำ OxyR ให้อยู่ในรูปที่ active ได้ซึ่งเป็นรายงานใน in vivo เป็นครั้งแรก

สาร organic peroxide สามารถทำให้เกิดอนุมูลอิสระ (free radicals) ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยาและก่อให้เกิดความเสียหายกับ macromolecules ในเซลล์ เช่น cell membrane, DNA และโปรตีน เป็นต้น ดังนั้นสิ่งมีชีวิตจึงต้องมีวิวัฒนาการของระบบการกำจัดสาร organic perxide เช่นกัน ในแบคทีเรีย เอนไซม์ alky hydroperoxide eductase (alpR) มีหน้าที่เปลี่ยน organic hydroperoxide เป็น alcohol โดยที่ AhpR จะประกอบด้วยโปรตีน 2 ชนิด คือ AhpC และ AhpF โปรตีน AhpC ในรูปรีดิวซ์จะเปลี่ยน organic hydroperoxide เป็น alcohol ในขณะที่ AhpF ทำหน้าที่เปลี่ยน AhpC ให้กลับมาอยู่ในรูปรีดิวซ์ที่ active ใน Xanthomonas ยีนที่ควบคุมการสร้าง AhpC และ AhpF ไม่ได้อยู่ในรูป operon เดียวกันแต่ถูกควบคุมด้วย OxyR เหมือนกัน ปริมาณการสร้าง AphR จะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อ Xanthomonas สัมผัสกับสารที่ก่อให้เกิด Oxidative stress ซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่ทำให้แบคทีเรียอยู่รอดได้ในสภาวะดังกล่าว อย่างไรก็ตาม ดร.ศกรณ์ และคณะ ยังรายงานถึงความซับซ้อนของการควบคุมการแสดงออกของยีน ahpC คือเมื่อทำให้ Xanthomonas สูญเสียการทำงานของยีน ahpC พบว่าแบคทีเรียชดเชยการสูญเสีย AhpC โดยการเพิ่มปริมาณของเอนไซม์ catalace และ peroxidase มากขึ้นทำให้ Xanthomonas มีความต้านทานต่อ hydrogen peroxide มากขึ้น แต่ในขณะเดียวกันกลับพบว่า แบคทีเรียกลับมีความไวต่อสารที่สร้าง superoxide มากขึ้น ซึ่งความสัมพันธ์ของการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องในลักษณะนี้ ต่างจากที่มีรายงานในแบคทีเรียอื่น

นอกจากนี้จากการศึกษาโดยใช้เทคนิคทางพันธุวิศวกรรม ในการคัดเลือกยีนที่สามารถทำให้แบคทีเรียมีความสามารถต้านทาน organic peroxide ในระดับสูง พบว่ามีโปรตีนที่ให้ชื่อว่า Ohr (organic hydroperxide resistance) ซึ่งเป็นโปรตีนชนิดใหม่ ซึ่งยังไม่มีรายงานมาก่อนในสิ่งมีชีวิตใดๆ มีส่วนเกี่ยวข้องกับการทำลายสาร organic peroxide ในแบคทีเรีย Xanthomonas คุณสมบัติของโปรตีน Ohr เป็นโปรตีนขนาดเล็กและพบเป็นปริมาณมากใน Xanthomonas จากการศึกษาโครงสร้างของโปรตีนนี้พบว่า มีกรดอะมิโน cysteine 2 ตำแหน่ง ซึ่งมีความสำคัญต่อการทำงานของเอนไซม์ เนื่องจากการเปลี่ยนกรดอะมิโน cysteine ทั้งสองตำแหน่งนี้ ให้เป็นกรดอะมิโน serine โดยใช้เทคนิค site directed mutagenesis พบว่าทำให้โปรตีนนี้สูญเสียหน้าที่ไป การควบคุมการแสดงออกของยีน ohr พบว่ามียีนที่ให้ชื่อว่าohrR ทำหน้าที่เป็น repessor คอยควบคุมการแสดงออกของยีน ohr โดยมี organic peroxide เป็น inducer ซึ่งปัจจุบันกำลังศึกษากลไกการควบคุมของ Ohr ในระดับโมเลกุล

งานวิจัยต่างๆ ได้รับเงินทุนสนับสนุนจาก สถาบันวิจัยจุฬาภรณ์ สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ และ Thai-Belgian University Development Grant (ABOS)

งานวิจัยในอนาคต

งานวิจัยในอนาคตคือ การศึกษาขบวนการการต้านทานต่อสาร organic peroxide ในแบคทีเรียที่ก่อโรคในพืช คือ Xanthomonas campastris และ Agrobacterium tumefaciens โดยใช้ bioinformatic และเทคนิคทางพันธุวิศวกรรม เพื่อแยกและศึกษายีนต่างๆ ที่เกี่ยวข้องในระดับโมเลกุล รวมทั้งกลไกการควบคุมการแสดงออกของยีนเหล่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการควบคุมจาก repressor OhrR ซึ่งเป็น repressor ที่ได้พบและรายงานครั้งแรกโดยคณะผู้วิจัย และจากการวิเคราะห์ข้อมูลเบื้องต้นจากฐานข้อมูลของ genome sequence ของ Agrobacterium tumefaciens พบว่าแบคทีเรียนี้มียีนที่คล้ายกับ ohrR จำนวนทั้งสิ้น 5 ยีน แสดงให้เห็นว่า repressor ใน family นี้น่าจะมีความสำคัญต่อแบคทีเรีย ทั้งในด้านการก่อโรคพืชและการ survival ในสภาวะ stress

นอกจากนี้ยังสนใจที่จะศึกษาในแบคทีเรียที่เป็นสาเหตุของโรคในกุ้งกุลาดำ คือ Vibrio harveyi โดยจะศึกษาในด้านผลกระทบของสาร oxidants และ heavy metal ในธรรมชาติต่อการแสดงออกของยีนต่างๆ ที่มีความสำคัญต่อการต้านทางต่อสภาวะ oxidative stress ซึ่งเป็นสภาวะที่ host hemocyte ใช้ฆ่าเชื้อแบคทีเรีย

จากหนังสือ :

เมธีวิจัยอาวุโส สกว. ๒๕๔๕ : ผลงานวิจัยเมธีอาวุโส สกว.๒๕๔๒-๒๕๔๔ [กรุงเทพฯ] :

สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย : ISBN-974-7206-07-5