DNA是所有生物遺傳信息的重要載體，其結構及複製機理一直是科學家想解開的謎團。香港科技大學生命科學部及香港賽馬會高等研究院聯同清華大學生命科學學院的研究團隊，利用先進的冷凍電鏡技術，透過砌合30 多萬張影像，首次揭示了圍繞著雙鏈DNA的MCM2-7複合體、接近原子般大小的立體結構，清晰度較以往大大提升。此「超高清」的雙鏈DNA結構，為解開DNA複製機理奠定了研究基礎，預計可於醫學界和生物界掀起廣泛應用研究。

人類、動物及植物等真核生物中的雙鏈DNA（下簡稱DNA）結構緊密，進行複製前必須先「解鏈」，繼而分裂成其他DNA；其中圍繞著雙鏈DNA的MCM2-7複合體，則成為「解鏈」過程的重要一環。不過，這些複合體的結構非常複雜，令科學家難以解開DNA 分解之謎。科大生命科學部訪問教授戴碧瓘及清華大學生命科學學院教授高寧的研究團隊，去年遂利用先進的冷凍電鏡技術，就DNA分解過程拍攝了30多萬張影像，並砌合成相關的立體結構。

可建DNA「解鏈」過程模型

戴碧瓘表示，清華大學擁有一套價值高達1億元的冷凍電鏡技術設備，鏡頭能捕捉快速移動的DNA分裂過程，相關影像可進行全面的結構解析，最終揭示了接近原子般大小的DNA立體結構，解像度近3.8A 。她指以往DNA結構解像度一般為18A ，影像相對粗疏，科學家只能再從生物化學層面推敲其大致的結構，故未必完全準確。

此外，是次「超高清」的影像，令團隊可建立出DNA「解鏈」過程的模型。科大生命科學部研究助理教授翟元樑解釋，當繞著雙鏈DNA 的兩個環狀的MCM2-7複合體，因DNA在中央通道轉動而張開，便會令DNA 分裂為二，由此反映出MCM2-7 複合體在DNA最初的「解鏈」過程扮演著重要的角色。

清晰影像助發現基因突變

那麼找到DNA 清晰結構有何作用呢？戴碧瓘說：「我們要知道DNA 的結構及它們是如何運作，才可以跟進研究DNA 出現複製異常時是如何運作。」她解釋指，若DNA 複製異常會導致基因不穩定或突變，與許多人類疾病有直接相關，例如MCM4 基因突變可以導致乳腺癌，另亦會影響胎兒發展、影響人體器官生長等。

戴碧瓘表示，雖然上述研究屬基礎階段，難以預計其影響力，但團隊找到的「超高清」立體結構，為解開DNA 複製機理奠定研究方向，在醫學界及生物界將會掀起廣泛的應用研究，例如為科學家研究癌症藥物提供嶄新的方向。有關研究成果最近更刊登於國際權威科學期刊《自然》（Nature）上。