(NEW!)基因重組新發現！臺大與哈佛破解遺傳多樣性之謎

你知道我們的遺傳多樣性是如何產生的嗎？在減數分裂的過程中，來自父母的染色體會交換遺傳物質，這是產生遺傳多樣性的關鍵。但要如何確保這個交換過程精確無誤，同時維持基因組的穩定，一直是生物學家們探索的課題。

近日，臺灣大學生化科學研究所、化學系與哈佛大學的研究團隊合作，首次發現了一種名為Hop2-Mnd1的蛋白複合體具有特殊的調控機制。這個複合體能在不同程度相似的 DNA 序列中，精準地選擇刺激或抑制DNA重組酵素的活性。這項發現不僅首次揭示了Hop2-Mnd1蛋白先前未知的功能，也為我們了解減數分裂中染色體如何精確重組提供了新的見解。研究成果已發表於國際頂尖期刊《自然通訊》（Nature Communications）。

在減數分裂中，重組酵素Dmc1能夠催化父母同源染色體間相似的DNA序列交換，促進遺傳多樣性的形成。然而，如果Dmc1促進了不正確的DNA序列交換，可能導致基因組的不穩定，甚至引發疾病。因此，細胞如何精確地調控Dmc1活性，使其只在正確的 DNA 序列間進行交換，是生物學家們關注的重要問題。

過去的研究認為Hop2-Mnd1蛋白複合體僅是Dmc1的輔助刺激因子。然而，在這次的研究中，團隊成功獲得了高純度的Hop2-Mnd1和Dmc1蛋白，並設計了多種相似性不同的DNA序列進行實驗。結果發現，當DNA序列完全相同或只有微小差異時，Hop2-Mnd1會刺激Dmc1的活性；但當DNA序列相似性較低時，Hop2-Mnd1反而抑制Dmc1活性，防止錯誤的DNA交換發生。透過對Hop2-Mnd1蛋白的深入生化分析，研究團隊證實這種選擇性調控主要是透過 Hop2-Mnd1與Dmc1之間的蛋白相互作用來達成。這項發現不僅加深了我們對減數分裂過程的理解，還可能為遺傳疾病的研究提供新的方向。

這項研究由臺大生化所冀宏源教授團隊、臺大化學系李弘文教授團隊，以及哈佛大學物理系Mara Prentiss教授共同完成。主要參與的研究人員有彭若晴、張皓衍和孫玉婷，充分展現了跨領域合作在科學發現中的重要性。

圖說：研究發現，Hop2-Mnd1作為檢查哨 (checkpoint)，根據DNA序列的相似度來精確調控Dmc1的活性：在高度相似的序列間促進其活性，在低相似度序列間抑制其活性，確保染色體在細胞分裂時正確交換遺傳物質，維持基因多樣性並防止錯誤的互換發生。

論文全文: https://www.nature.com/articles/s41467-024-53641-3  (Nature Communications, 2024)