DNA特殊配對機制 助中研院解不孕症

中研院研究團隊透過冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）技術發現，DMC1蛋白具有獨特的結構，可容許不完美的DNA序列配對，成功以分子結構闡述酵素如何調控DNA，達到完美互換的關鍵機制。另外，解析DMC1-DNA複合體結構的成果，對不孕、唐氏症等疾病也提供分子層次上可能的解釋。

中研院生物化學研究所院士蔡明道、副研究員何孟樵與臺灣大學生化科學所教授冀宏源及化學系教授李弘文組成研究團隊，探討DMC1酵素容忍DNA不完美配對的分子機制。

中研院指出，人類的遺傳多樣性來自父母同源染色體的配對與互換，當DNA配對不完美互換時，就會發生基因變異。其中，主要催化父母染色體配對與互換的酵素是DMC1。雖然父母染色體的DNA序列很相似，卻不完全相同，但是DMC1可以協助不完美的DNA配對並達成完美的DNA互換。

研究團隊純化出高純度的DMC1酵素，並以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，看到DMC1蛋白和DNA彼此相互作用的分子細節，發現在DNA錯誤配對的位置，DMC1藉由在結構上提供較大的空間與支持，允許DNA不完美序列配對。

研究團隊進一步突變DMC1蛋白上的胺基酸，並且藉由冷凍電顯技術和分子模擬觀察到，突變確實能改變DNA結合空間的大小及穩定性。接續再利用生化及單分子實驗證實，蛋白質結構空間的改變與DNA錯誤配對的容忍性高度相關。

研究團隊表示，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，如唐氏症也提供分子層次上可能的解釋。◇