不完美ＤＮＡ配对 中研院揭遗传关键

台大与中研院研究团队，包含中研院生物化学研究所何孟樵副研究员（右二）、中研院生物化学研究所蔡明道院士（右三）与台大生化科学所冀宏源教授（右四）。（中研院提供）

为什么基因不会百分百遗传？这是因为父母同源染色体减数分裂时期DNA序列「不精准」的互换，发生基因变异，反而促成了人类遗传多样性。台大与中研院利用冷冻电子显微镜（cryo-EM）技术发现，DMC1蛋白具有独特结构可容许不完美的DNA序列配对，成功以分子结构阐述酵素如何调控DNA达到完美互换的关键机制。研究成果14日发表在国际顶尖期刊《自然通讯》（Nature Communications）。

该论文共同第一作者是台大生化所博士叶欣怡和中研院生化所博士罗世奇。研究团队包含台大生化所教授冀宏源、台大化学系教授李弘文，以及中研院生化所院士蔡明道、副研究员何孟樵。

在生物学上，虽然父母染色体的DNA序列很相似，却不完全相同，酵素DMC1可以协助不完美的DNA配对并达成完美的DNA互换。为了探讨此机制，研究团队纯化出高纯度的DMC1酵素，并以冷冻电显技术成功解出原子级解析度的DMC1-DNA复合体的结构，发现在DNA错误配对的位置，DMC1借由结构上提供较大空间与支持，允许DNA不完美序列配对。

研究团队进一步突变DMC1蛋白上的胺基酸，并且借由冷冻电显技术和分子模拟观察到，突变确实能改变DNA结合空间的大小及稳定性。接续再利用生化及单分子实验证实，蛋白质结构空间的改变与DNA错误配对的容忍性高度相关。此外，解析DMC1-DNA复合体结构的成果，对于因DMC1突变而造成的不孕，及染色体分配不均而导致的疾病，也提供分子层次上可能的解释。