中研院解密DNA修复损伤过程 登国际期刊《Science》

中研院解密DNA修复损伤过程，研究成果登国际期刊《Science》。照片由左至右依序为：中央研究院生物化学研究所吕桐睿(Todd L. Lowary)所长、廖俊智院长、蔡明道院士、台大化学系马左仲(Manuel Maestre-Reyna)助理教授。（中研院提供）

DNA受损情况有多种，都是导致癌症或遗传性疾病发生的致病原因之一，不过生物体修复过程至今依旧是未解之谜。为解开这项基因难题，中研院院士蔡明道领导国际研究团队，利用X射线自由电子雷射，首度在原子解析下捕捉到光解酶酵素修复DNA损伤的完整过程，研究成果获刊于知名国际科学期刊《Science》。

蔡明道表示，所有生物体都有其修复机制，而人体DNA损伤后也同样存有修复机制，只要修复失败，便有可能导致疾病发生，因此修复机制对健康来说非常重要。

蔡明道进一步提到，这次研究过程使用的XFEL（X-ray free electron laser, 英文简称XFEL）技术，主要快速连拍光解酶催化修复DNA损伤过程，不仅促进结构生物学前端发展，更开启了酵素学新时代，可直接透过原子解析度观察完整的酵素反应过程，以及检视酵素反应中间体结构全貌，这项研究技术未来可应用在新药物开发的潜在新靶点。

中研院说明，随着X射线晶体学和冷冻电子显微镜技术的进步发展，科学家可用原子等级解析度分析许多酵素和酵素复合体结构，然而这些方法只能捕捉反应开始或结束的单一瞬间，无法进一步观察反应过程与触发机制。

中研院指出，蔡明道研究团队利用X射线自由电子雷射技术，在极短（100亿分之1到5000分之1秒）的时间内，为DNA光解酶催化过程的多个反应中间体结构拍摄了18张照片。透过这些照片，可进一步揭示DNA修复化学反应的动态过程，如酵素残基如何促使化学反应、酵素在修复后如何回到基态，以及最终修复的DNA如何恢复标准结构等过程。

中研院提到，本篇论文共有69位共同作者，分别来自世界各地的17个研究机构。主要领导者中研院院士蔡明道，借由「台湾蛋白质计划」整合国内外技术及顶尖研究人员一同参与。团队成员包含德国马尔堡腓力大学的结构生物学家拉尔斯-奥利弗·艾森；第一作者马左仲博士任教于台大；别所义隆博士任职于日本东京大学；法国CNRS格勒诺布尔阿尔卑斯大学研究主任安托万·罗扬特以及日本大阪大学的山本淳平博士。