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中研院揭DNA不完美配对机制 助解不孕症

中研院公布最新研究成果,研究团队透过冷冻电子显微镜(cryo-EM)技术,发现DMC1蛋白具独特结构可容许不完美的DNA序列配对。(中央社)
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【大纪元2021年01月19日讯】(大纪元记者徐翠玲台湾台北报导)中研院研究团队透过冷冻电子显微镜(cryo-EM)技术发现,DMC1蛋白具有独特的结构,可容许不完美的DNA序列配对,成功以分子结构阐述酵素如何调控DNA,达到完美互换的关键机制。另外,解析DMC1-DNA复合体结构的成果,对不孕、唐氏症等疾病也提供分子层次上可能的解释。

中研院生物化学研究所院士蔡明道、副研究员何孟樵与台湾大学生化科学所教授冀宏源及化学系教授李弘文组成研究团队,探讨DMC1酵素容忍DNA不完美配对的分子机制。

中研院指出,人类的遗传多样性来自父母同源染色体的配对与互换,当DNA配对不完美互换时,就会发生基因变异。其中,主要催化父母染色体配对与互换的酵素是DMC1。虽然父母染色体的DNA序列很相似,却不完全相同,但是DMC1可以协助不完美的DNA配对并达成完美的DNA互换。

研究团队纯化出高纯度的DMC1酵素,并以冷冻电显技术成功解出原子级解析度的DMC1-DNA复合体的结构,看到DMC1蛋白和DNA彼此相互作用的分子细节,发现在DNA错误配对的位置,DMC1藉由在结构上提供较大的空间与支持,允许DNA不完美序列配对。

研究团队进一步突变DMC1蛋白上的氨基酸,并且藉由冷冻电显技术和分子模拟观察到,突变确实能改变DNA结合空间的大小及稳定性。接续再利用生化及单分子实验证实,蛋白质结构空间的改变与DNA错误配对的容忍性高度相关。

研究团队表示,解析DMC1-DNA复合体结构的成果,对于因DMC1突变而造成的不孕及染色体分配不均而导致的疾病,如唐氏症也提供分子层次上可能的解释。

责任编辑:吕美琪◇

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