中研院解密DNA修復損傷過程 登國際期刊《Science》

中研院解密DNA修復損傷過程，研究成果登國際期刊《Science》。照片由左至右依序爲：中央研究院生物化學研究所呂桐睿(Todd L. Lowary)所長、廖俊智院長、蔡明道院士、臺大化學系馬左仲(Manuel Maestre-Reyna)助理教授。（中研院提供）

DNA受損情況有多種，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。爲解開這項基因難題，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，只要修復失敗，便有可能導致疾病發生，因此修復機制對健康來說非常重要。

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，更開啓了酵素學新時代，可直接透過原子解析度觀察完整的酵素反應過程，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，隨着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，無法進一步觀察反應過程與觸發機制。

中研院指出，蔡明道研究團隊利用X射線自由電子雷射技術，在極短（100億分之1到5000分之1秒）的時間內，爲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。透過這些照片，可進一步揭示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。

中研院提到，本篇論文共有69位共同作者，分別來自世界各地的17個研究機構。主要領導者中研院院士蔡明道，藉由「臺灣蛋白質計劃」整合國內外技術及頂尖研究人員一同參與。團隊成員包含德國馬爾堡腓力大學的結構生物學家拉爾斯-奧利弗·艾森；第一作者馬左仲博士任教於臺大；別所義隆博士任職於日本東京大學；法國CNRS格勒諾布爾阿爾卑斯大學研究主任安託萬·羅揚特以及日本大阪大學的山本淳平博士。