中研院解密DNA修復過程 登上國際期刊

DNA受損情況有多種，大多都是導致癌症或遺傳性疾病發生的致病原因之一，不過生物體修復過程至今依舊是未解之謎。為解開這項基因研究難題，中研院院士蔡明道領導國際研究團隊，利用X射線自由電子雷射，首度在原子解析下捕捉到光解酶酵素修復DNA損傷的完整過程，研究成果獲刊於知名國際科學期刊《Science》。

蔡明道表示，所有生物體都有其修復機制，而人體DNA損傷後也同樣存有修復機制，但只要修復失敗，便有可能導致疾病發生。

蔡明道進一步提到，這次研究過程使用的XFEL（X-ray free electron laser, 英文簡稱XFEL）技術，主要以快速連拍光解酶催化修復DNA損傷過程，不僅促進結構生物學前端發展，更開啟酵素學新時代，可直接透過原子解析度觀察完整酵素反應過程，以及檢視酵素反應中間體結構全貌，這項研究技術未來可應用在新藥物開發的潛在新靶點。

中研院說明，隨著X射線晶體學和冷凍電子顯微鏡技術的進步發展，科學家可用原子等級解析度分析許多酵素和酵素複合體結構，然而這些方法只能捕捉反應開始或結束的單一瞬間，無法觀察反應過程與觸發機制。

中研院介紹，蔡明道研究團隊利用X射線自由電子雷射技術，在極短的100億分之1到5000分之1秒內，為DNA光解酶催化過程的多個反應中間體結構拍攝了18張照片。

中研院指出，透過這些照片，可揭示DNA修復化學反應的動態過程，如酵素殘基如何促使化學反應、酵素在修復後如何回到基態，以及最終修復的DNA如何恢復標準結構等過程。

在研究團隊方面，中研院表示，共有69位共同作者，來自全球17個研究機構，其中以蔡明道擔任領導人，藉由「台灣蛋白質計畫」整合國內外技術及頂尖研究人員一同參與。