清華與港科大合作 首次揭示DNA複製解旋酶立體結構

據香港文匯報8月4日報導，由清華大學與香港科技大學合作的研究團隊最近完成一項研究，首次揭示了DNA外複合體的高解析度的立體結構，為人類了解及修復細胞運作揭開新一頁。

香港科技大學4日召開記者會，科大生命科學部訪問教授戴碧瓘介紹，此次科大利用清華大學的先進儀器與團隊配合，首次用影像拍攝的方式，親眼見證了MCM2-7複合體近乎原子般大小的立體結構，為雙鏈DNA在複製過程中的解鏈機理揭開新一頁。這項突破性發現已於權威科學期刊《自然》中刊登。

DNA複製是一種在所有的生物體內都會發生的生物學過程，是生物遺傳的基礎。DNA在複製的時候出現錯誤，易造成細胞病變。港科大生命科學部及香港賽馬會高等研究院與清華大學生命科學學院的研究團隊，利用先進的冷凍電鏡技術，首次揭示MCM2-7複合體的高解析度的立體結構，令科學家能夠更深入了解結構極其穩定的雙鏈DNA，在自我複製的過程開始時分裂的原因。

MCM2-7雙六聚體複合物高解析度冷凍電鏡結構及中央孔道結構示意圖。梯狀為雙鏈DNA

可建DNA「解鏈」過程模型

戴碧瓘表示，清華大學擁有一套價值高達1億元的冷凍電鏡技術設備，鏡頭能捕捉快速移動的DNA分裂過程，相關影像可進行全面的結構解析，最終揭示了接近原子般大小的DNA立體結構，解析度近3.8A。以往DNA結構解析度一般為18A，影像相對粗疏，科學家只能再從生物化學層面推敲其大致的結構，故未必完全準確。

此外，這次「超高清」的影像，令團隊可建立出DNA「解鏈」過程的模型。科大生命科學部研究助理教授翟元梁解釋，雙鏈DNA的兩個環狀的MCM2-7複合體，因DNA在中央通道轉動而張開，會令DNA分裂為二，由此反映出MCM2-7複合體在DNA最初的「解鏈」過程扮演重要的角色。

清晰影像助發現基因突變

戴碧瓘說：「我們要知道DNA的結構及它們是如何運作，才可以跟進研究DNA出現複製異常時是如何運作。」她解釋稱，若DNA複製異常會導致基因不穩定或突變，與許多人類疾病直接相關，例如MCM4基因突變可以導致乳腺癌，另亦會影響胎兒發展、影響人體器官生長等。

戴碧瓘表示，雖然上述研究屬基礎階段，難以預計其影響力，但團隊找到的「超高清」立體結構，為解開DNA複製機理奠定研究方向，在醫學界及生物界將會掀起廣泛的應用研究，例如為科學家研究癌症藥物提供嶄新的方向。