【教育要聞】科大解析DNA結構 助研遺傳病成因

(星島日報報道)人類成長須經過數以萬萬億次的細胞分裂,複製與自我增殖,但脫氧核糖核酸(DNA)怎樣執行複製,具體結構又是如何,以往一直是科學家的未解謎團。科技大學的研究團隊與北京大學生命科學學院合作,成功以冷凍電子顯微鏡,解析到DNA與複製起始位點識別複合物(ORC)的三維結構,有助理解遺傳疾病的根本成因,亦有利研發抗癌新藥。

科大高等研究院資深訪問成員、生命科學部退休訪問教授戴碧瓘的研究團隊,與北大生命科學學院合作,利用冷凍電子顯微鏡,把僅原子般大小,即零點一納米的DNA複製起始位點識別複合物(ORC),以高解像的三維圖像,呈現六種ORC如何圍繞DNA的複雜結構,有關研究上月已在權威科學期刊《自然》發表。戴碧瓘指,以往DNA結構解像度粗疏,「以前只能說這樣大致看過,實際作用有限;現在已可能看得見,了解細胞複製機器是怎樣運作」。

參與研究的前科大研究助理教授、現為香港大學助理教授的翟元樑指,以往科學家利用X光晶體投射技術拍攝DNA,但解析度不足,而事先須把細胞晶片化,往往破壞其生物分子結構,對科學家猶如「瞎子摸象」。今次發現,是利用北大的冷凍電子顯微鏡,捕捉快速移動的DNA分裂過程,把影像進行全面解析,再以數位方式還原為立體結構,解像度相當高。

戴碧瓘解釋,細胞通過有身分特徵的基因組不斷複製與增殖,過程要快而準的進行,但複製速度太快,便會突變為癌細胞,相反太慢,便會出現發展遲緩,比如原基性侏儒症,患者發育畸形,身體只有洋娃娃般大。在新發現提供高解像度的測定,可解釋DNA鹼基如何尋求合適位點,啟動複製,日後有助發展抗癌藥物,「藥廠可利用結構,找到更多適合的靶點,作為研發新藥的設計與篩選,比如設計機制阻礙細胞複製及分裂為癌細胞,同理亦可以加快過程,讓癌細胞死亡。」

她透露科大下月將引進本港首台冷凍電子顯微鏡,將有助分子生物學的研究項目,毋須再把細胞樣本送到北京觀察,目前正培訓相關技術人員。