血液中的血糖濃度是受到葡萄糖代謝的調控，而五碳糖磷酸化路徑(pentose phos-phate pathway; PPP)更是葡萄糖代謝中一個至關重要的調節機制。五碳糖路徑是生物體內代謝磷酸糖的主要方式，當「轉酮酶(transketolase)」加上硫胺輔酶ThDP (thiamine diphosphate, ThDP, 維生素B1的活性態)成為全酶後，就可以把體內不同碳鍊長度的糖分子做轉換，例如，兩分子五碳糖轉換成一分子六碳糖和一分子四碳糖；大自然便透過這個微妙的機制，供應人體所需各種形態的醣分子。
為了更明確的瞭解五碳糖磷酸途徑中，轉酮酶和輔酶在每一步驟所扮演的角色，李宗璘老師的團隊經歷了相當長期的探索，以結晶方式捕抓到ThDP輔酶在五碳糖磷酸反應途徑中所呈現的種種立體構型，並運用超高解析度X光解析這些晶體，藉由分析各原子之間的角度和鍵長，不但完美的證明了這些構型的存在，更找出了過去生化界推論的盲點，指出在ThDP結構內雙自由基電子實際上是扮演了催化的關鍵角色。
團隊從酵母菌中純化出TK轉酮酵素，其以硫胺ThDP作為輔酶，催化酮糖與醛糖之間進行兩個碳單元的轉換。研究中發現輔酶ThDP在TK酵素中是以高活性卡賓(carbene)中間體方式存在，如此一來才能當作親核劑(nucleophile)，攻擊糖類基質上的羰基(C=O)進行反應。
一般文獻中在描繪此一反應機制時，僅僅提及兩種以共振方式存在的碳陰離子(carbanion)和卡賓(carbene)中間體。
秉持科學人求真的原則，團隊沒有用「教課書上說甚麼，就是甚麼」來畫地自限。在投入大量心力，把糖類基質、轉酮酶和輔酶，這三種分子組合在一起，產生結晶體後，利用超高解析X光繞射的方法去解析晶體，反覆驗證，求真求實。結果，除了文獻中所提及兩種廣為人知的中間體外，李老師的團隊更進一步發現其他數種不曾被報導過的中間體，其呈現出不同的鍵結長度及鍵結角度。但這樣還不足以解釋，碳碳鍵的生成與斷裂是怎麼做到的。
李老師因此大膽提出以雙自由基形式存在的中間體。為了提出更多證據支持此推論，李老師團隊以重水(D2O)置換中間產物上的氫原子，同時，又做了多次的質譜、NMR、EPR等光譜分析，在這些配合實驗的數據佐證下，證明了硫胺在TK酵素活性區域內確實以碳陰離子(carbanion)和卡賓(carbene)以及雙自由基(diradical)的形式互相轉換，以一種動態平衡的狀態混合存在著。這些以往僅見於推論中的中間產物，因為極不穩定，所以存在的時間極短，現在竟然可以將其結晶下來，並以高解析X光繞射技術讓這些結構以3D立體模型方式躍然紙上。
換句話說，這其中分子看似不動，其實，分子內因為雙自由基的現象，其實是一直在不斷地變化著，端看是否能在剎那間捕捉到它們的動態。
此外，我們對於維生素B1的認識是，人體內過多的B1會自然溶於水排泄掉，其實，應該說除了正常排泄管道外，在沒有適量的受質存在下，有一部分維生素B1很有可能受到酵素誘導產生雙自由基，自由基會與氧氣接觸進行過氧化作用，進而降解成其他小分子而耗損掉！
李老師表示，根據這些具體的模型，不僅可以探討各個反應分子相對位置所發揮的功效，還可以推測出以往因為能量屏障而未能考慮的反應機制。團隊所建立的糖類基質、轉酮酶和輔酶三者複合體模型和反應機制，如同拿著放大鏡、鉅細靡遺地觀察到糖類基質、轉酮酶和輔酶三者在糖類代謝中行進的腳步。這些研究發想的新觀念，開啟了另一扇門，在進一步研究含有ThDP的相關酵素之後，可以更廣泛的將其運用到生物催化以及藥物設計上。
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