由中研院和台灣大學合作所帶領的研究團隊，透過冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）技術發現，DMC1蛋白具有獨特的結構，可容許不完美的DNA序列配對，成功以分子結構闡述酵素如何調控DNA達到完美互換的關鍵機制。研究成果已於本（1）月14日發表在國際頂尖期刊《自然通訊》（Nature Communications）上。

DMC1蛋白為一種酵素，主要催化父母染色體配對與互換，可協助不完美的DNA配對。當DNA配對不完美互換時就會發生基因變異，產生人類的遺傳多樣性。

為了探討DMC1酵素如何容忍DNA的不完美配對，研究團隊純化出高純度的DMC1酵素，並以冷凍電顯技術解出原子級解析度的DMC1-DNA複合體結構，發現DMC1酵素藉由在結構上提供較大的空間與支持，允許DNA不完美序列配對。

研究團隊進一步突變DMC1蛋白上的胺基酸，並藉冷凍電顯技術和分子模擬觀察到，突變確實能改變DNA結合空間的大小及穩定性。再利用生化及單分子實驗證實，蛋白質結構空間的改變與DNA錯誤配對的容忍性呈高度相關。

冷凍電顯能夠快速且不具破壞性地在原子尺度觀察生物分子，其可用低溫固定蛋白質，省去過往須將蛋白質結晶化的過程與限制。因此，冷凍電顯成為現今結構生物研究最具發展潛力的技術。

2018年由中研院所成立的「中央研究院冷凍電子顯微鏡設施（ASCEM）」，以協助國內研究團隊解析蛋白質結構與細胞內的超微結構（ultrastructure）為目標。目前已研究出近20個原子級的複合體結構，期待未來有更多生技與疾病研究上的突破性發現。【記者  鄭昱庭整理報導】