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鑽研生命科學醫學領域甚深的本院生物化學研究所特聘研究員兼副院長王惠鈞院士，與本院生化所副研究員王廷方博士所組成的研究團隊，近日一系列發表有關細胞DNA重組的學術論文。由於論文具有高度原創性，細膩修改目前現有理論，可能為相關研究開啟嶄新方向，深獲國際肯定。

王惠鈞副院長及王廷方副研究員所主導研究的論文，其中一篇即將於2007年9月12日刊登在美國新銳專業網站期刊PLoS One上，另一篇則已於2007年6月英國牛津大學出版的科學專業期刊Nucleic Acids Research (NAR)刊載。

DNA同源重組(homologous recombination)目前是世界醫學科學界的顯學。由於DNA破損會導致細胞癌化、老化與死亡；而健康細胞與生俱來的效率最佳、正確度最高的修補方式，就是同源重組。同源重組是利用序列相同或相近的健康DNA當模版，經由同源配對(pairing)與交換(strand exchange)方式修復破損的DNA。

至於催化DNA同源重組的最重要關鍵主角，就是細胞內的RecA蛋白質酵素家族。RecA蛋白質家族有四種主要成員：RecA、RadA、RAD51(關係著細胞衰老、死亡與乳癌細胞發展)、以及DMC1(關係著性生殖細胞精子與卵子的形成)。RecA蛋白家族只有奈米尺寸，卻提供馬達般的功能，它們利用水解三磷酸腺苷(ATP)所產生的能量，結合成單股螺旋纖維絲，然後循著由右至左，或順時針方向的軸向旋轉。旋轉時驅動兩個同源DNA分子，進行重組與修補。

這個1992年，由先驅研究者耶魯大學史泰茲教授(Dr. Tom Steitz)所提出的雛型理論，歷年最大的爭議，是ATP水解所產生的能量如何經由靜止不動的右旋61螺旋纖維絲來轉動DNA分子。

此次研究團隊則利用X光繞射晶體學與原子力顯微鏡方法，首次發現原生生物的RadA蛋白質能形成另外2種新型的螺旋纖維絲。其中，一個是43左旋螺旋纖維絲，每個螺旋單元含4個RadA單分子(發表於NAR)；另一個是螺距較長的31右旋螺旋纖維絲，每個螺旋單元含3個RadA單分子(發表於PLoS One)。

研究團隊進一步的生物物理與生化實驗，結果顯示，ATP所水解所產生的能量，能趨動RadA螺旋纖維絲進行2次各120度的順時針方向軸向旋轉。第一次由右旋61螺旋纖維絲先變成31右旋螺旋纖維絲，然後第二次再變成4３左旋螺旋纖維絲。由於螺旋纖維絲軸向進行旋轉時，RadA單分子三度空間結構會跟著發生改變，使得與其結合的兩段DNA分子發生軸向扭轉，依序進行同源配對與交換。

台灣學者此篇創新理論不但解決了長久以來學界對RecA蛋白質家族螺旋纖維絲分子機制的爭論，也對未來研究同源重組學者提出嶄新方向；乃而深受國際學界重視。

* 研究團隊近日發表論文：
1. Structural and functional analyses of five conserved positively charged residues in the L1 and N-terminal DNA binding motifs of archaeal RadA protein (PLoS One, Sep. 2007)
2. Crystal structure of the left-handed archaeal RadA helical filament: identification of a functional motif for controlling quaternary structures and enzymatic functions of RecA family proteins (NAR, June 2007)。