DNA為什麼不會百分百遺傳？ 中研院利用冷凍電顯找出關鍵

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健康醫療網�記者曾正豪報導


研究團隊透過實驗證實，不僅蛋白質結構空間的改變與DNA錯誤配對的容忍性高度相關；此外，解析DMC1-DNA複合體結構的成果，對於因DMC1突變而造成的不孕，及染色體分配不均而導致的疾病，也提供分子層次上可能的解釋。

人類的遺傳多樣性來自父母同源染色體配對互換，其中酵素DMC1能協助不完美的DNA配對並達成完美的DNA互換，但為什麼基因不會百分百遺傳呢？中研院利用冷凍電顯發現DMC1獨特結構，找出酵素如何調控DNA達到完美互換的關鍵機制；此研究成果也成功刊登於國際頂尖期刊《自然通訊》（Nature Communications）。

中研院善用冷凍電顯技術　更進一步看清蛋白質
為了探討DMC1酵素容忍DNA不完美配對的分子機制，研究團隊純化出高純度的DMC1酵素，並藉由冷凍電顯技術成功解出原子級解析度的DMC1-DNA複合體的結構，其中發現在DNA錯誤配對的位置，能藉由結構上允許DNA不完美序列配對，且進一步透過冷凍電顯技術和分子模擬也觀察到，突變DMC1蛋白上的胺基酸確實能改變DNA結合空間的大小及穩定性。

冷凍電顯低溫固定蛋白質　省去結晶化限制
研究團隊透過實驗證實，不僅蛋白質結構空間的改變與DNA錯誤配對的容忍性高度相關；此外，解析DMC1-DNA複合體結構的成果，對於因DMC1突變而造成的不孕，及染色體分配不均而導致的疾病，也提供分子層次上可能的解釋。

研究團隊指出，研究中所使用的冷凍電顯，能在原子尺度，快速且不破壞性地觀察生物分子，藉由用低溫固定蛋白質，省去結晶化的過程與限制，也因此能看清楚蛋白質。

冷凍電子顯微鏡設施　成功解析原子尺度複合物結構
為協助國內研究團隊解析蛋白質結構與細胞內的超微結構，中研院不僅購入全臺首兩座高解析度冷凍電子顯微鏡，也成立中央研究院冷凍電子顯微鏡設施，近兩年來也成功解析了近二十個達到原子尺度的複合物結構，可望未來能持續投入生技與疾病研究上的突破性發現。