(設計畫面/CFP)
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福建福州大學生物學教授林忠輝,在世界頂級期刊《自然‧化學生物學》發表論文,他的研究團隊找到植物葉綠體的一個解離酶的催化機制,這讓人類修復DNA(基因組)損傷的可能性又前進一大步,也證明大陸在生物基因學上的研究,走向世界前沿地位。

綜合陸媒報導,福州大學生物藥光動力治療技術國家地方聯合工程研究中心林忠輝教授研究團隊,最近發表在國際期刊《自然‧化學生物學》上的一項研究,以植物葉綠體中的一個霍利迪連接體解離酶──MOC1為研究物件,首次揭示MOC1的催化機制,對其他種屬MOC1懸而未決的底物特異性識別機制提供重要啟示,為探索DNA損傷修復機制提供重要線索。

未及時修復易基因突變

生物體包括人類,每天都會受到紫外線輻射、自由基和其他化學物質的誘變,造成體內遺傳物質DNA損傷。在DNA損傷修復的過程中,會形成一種十字叉狀的DNA連接體──霍利迪連接體,必須將其拆解,才能讓染色體正確分離和複製。然而,對於負責拆解工作的解離酶,科學界還未能揭開其工作機制的確切內容。

林忠輝指出,DNA損傷如果未能及時修復,會促使機體的遺傳訊息發生改變,這就叫做基因突變,進而引發個體生理以及性狀的改變甚至死亡。人體基因突變會導致先天畸形和癌症。

那為什麼絕大部分生物體可以維持基因組的穩定並且正常生存?研究發現,機體內有一套保衛系統能夠時刻監視並修復DNA。霍利迪連接體在其中扮演十分重要的角色,它由英國分子生物學家羅賓‧霍利迪於1964年首次發現,是機體在進行DNA同源重組損傷修復過程中,由損傷DNA與範本DNA交叉所形成的一種十字叉狀DNA連接體。

「在DNA損傷修復完成後,必須在MOC1的作用下解離,從而促使兩條同源DNA雙鏈分開重新成為線性DNA。」林忠輝解釋,因此,MOC1是包括噬菌體、細菌、真菌、植物乃至動物等細胞正常生長和穩定遺傳所必須的一個關鍵酶,對於一個完整的DNA損傷修復過程具有重要作用。

MOC1選擇DNA序列嚴苛

過去在這方面的研究成果顯示,MOC1能夠區分線性、三叉以及十字叉等不同形狀的DNA,並能與霍利迪連接體相結合。但絕大多數MOC1對於DNA序列的選擇十分嚴苛。「底物DNA序列上的微小差異,甚至是一個鹼基的不同,就會導致催化效率上的巨大差別。」林忠輝說。

林忠輝率領的研究團隊,以植物葉綠體中的MOC1為研究物件,通過生化實驗確定MOC1特異的DNA底物序列,隨後利用X-射線晶體學的方法解析MOC1蛋白及其與DNA底物形成的複合物的晶體結構。

林忠輝說,研究還揭示MOC1蛋白擁有獨特的能力,彷彿一雙手將MOC1從腰摟住,對DNA序列的特異識別則通過一個保守的鹼基識別基序實現。

小靈通 《自然‧化學生物學》

《自然》、《科學》、《細胞》是國際上物理化學生物界3大一流期刊,英文名字分別是《Nature》、《Science》、《Cell》。以全英文寫作不說,稿子要經過同領域世界一流專家審核。

《自然‧化學生物學》是《自然》的化學生物學分冊,創立於2005年,2013年時其影響因子是12.996,意即期刊上的論文成果當年被引用數接近13次。能在這本期刊上發表論文,成果已被該領域全球學者驗證而且接受。也就是說,能將論文成果登上這本雜誌,不僅是被國際同領域專家學者認可,並且會有更多後續研究從林忠輝的論文再衍生出來。(洪肇君)

(旺報)

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