▲中研院院士蔡明道領導國際團隊，首度在原子解析度下直擊DNA光解酶酵素的修復過程。（圖／中研院提供）
記者許敏溶／台北報導
中研院院士蔡明道領導來自全球17個研究機構組成的國際研究團隊，成功利用X射線自由電子雷射（XFEL），在極短時間內為反應結構拍照，首度在原子解析度下直擊光解酶酵素修復DNA損傷的完整過程，研究成果今（1日）發表在頂尖科學期刊《科學》（Science），這項成果不僅促進結構生物學的前端發展，也開啟酵素學的新時代。
DNA損傷有多種類型，是導致癌症或遺傳性疾病的致病原因之一，生物體對此進化出不同的修復機制，但其修復過程仍是未解之謎。而由中研院院士蔡明道領導的國際研究團隊，集結我國與德、法、日等國學者，利用X射線自由電子雷射，在原子解析度下直擊DNA光解酶酵素的修復過程。
中研院表示，隨著X射線晶體學和冷凍電子顯微鏡技術發展，科學家已經可以用原子等級的解析度，分析許多酵素和酵素複合體的結構，但是這些方法只能捕捉反應開始或結束的單一瞬間，無法進一步觀察反應過程與觸發機制。
這次研究團隊利用X射線自由電子雷射（XFEL）技術，在極短（一百億分之一到五千分之一秒）的時間內，為DNA光解酶催化過程的多個反應中間體結構拍了18張照片。中研院指出，透過這些照片，可進一步揭示DNA修復化學反應的動態過程，如酵素殘基如何促使化學反應、酵素在修復後如何回到基態，以及最終修復的DNA如何恢復其標準結構等過程。
蔡明道指出，這項研究成果可促進結構生物學的前端發展，也開啟酵素學的新時代，也就是可以直接以原子解析度觀察酵素反應的完整過程。而透過XFEL技術，可檢視酵素的反應中間體結構全貌，進而提供後續應用機會，例如新藥物開發的潛在新靶點。當這項技術變得更為廣泛應用時，將具有無限的應用潛力。
▲蔡明道院士（圖左）領導國際團隊，首度在原子解析度下直擊DNA光解酶酵素的修復過程。圖右為團隊成員、台大化學系助理教授馬左仲（圖／中研院提供）
中研院補充說明，這篇論文共有69位共同作者，分別來自世界各地的17個研究機構，主要領導者是酵素學家蔡明道院士，以及台大化學系助理教授馬左仲等人，並藉由台灣蛋白質計畫（TPP）整合國內外技術及頂尖研究人員。而這項研究的經費，則由中研院執行我國政府科技發展計畫項下的「台灣蛋白質計畫」支應，XFEL研究則在日本SACLA和瑞士SwissFEL進行，是台灣蛋白質計畫的重要成果。
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