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拆解DNA複製機器結構 科大學者:諾獎級發現

【明報專訊】人體每分每秒上演細胞分裂,要生長出新細胞,先要完成DNA複製。為了解這原理,香港科技大學與北京大學組成研究團隊,利用冷凍電子顯微鏡技術,解析出DNA複製機器之一「DNA複製起始位點識別複合物(Origin Recognition Complex, ORC)」的立體原子結構,盼藉此發展新的癌症治療方案及了解遺傳病的成因。研究已於7月刊登於國際科學期刊《自然》(Nature)。

盼助了解遺傳病 發展新治癌方案

DNA複製過程中,涉多個結構複雜的「分子機器」,為拆解其運作原理,學術界一直尋求方法了解機器的結構。2013年,「冷凍電子顯微鏡技術」提升後,科大賽馬會高等研究院資深訪問成員戴碧瓘團隊與北京大學生命科學學院教授高寧的團隊合作,利用該技術解析多個DNA複製機器的結構,研究獲得香港研究資助局及國家自然科學基金等的經費支持。

冷凍電子顯微鏡看更仔細

今年7月,團隊成功拆解ORC的高解像立體原子結構,分析出該複合物如何辨認DNA複製的起點,開始複製DNA。此研究發現有助未來藥廠研發藥物,治療因DNA複製異常增快而產生的癌症,以及理解因DNA複製緩慢而導致發育畸形的個案。

研究團隊成員之一香港大學助理教授翟元樑解釋,以往研究人員主要透過「X光晶體學(X-ray Crystallography)」觀察分子結構,但此方法難觀察結構不穩定的分子如ORC,「冷凍電子顯微鏡技術」則可以解決這個問題。他指2008年時,有美國團隊以電子顯微鏡觀察出ORC解像度為20A(A為原子直徑單位)的結構,今日憑技術可以看得更細微,至解像度為3A的原子結構。

戴碧瓘表示,蛋白質是組成人體一切細胞、組織的成分,而由DNA轉化至蛋白質涉3個主要過程,包括DNA複製(Replication)、RNA合成(Transcription),以及蛋白質生物合成(Translation)。其中,發表促成Transcription及Translation的複合物原子結構的科學家,分別於2006及2009年獲得諾貝爾獎。她形容,是次發表DNA複製相關複合物的原子結構,其重要性達諾貝爾獎級別。

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