邵逸夫獎：基因轉錄「有眼睇」 學者揭示致病機理
去氧核糖核酸（DNA）如何發展成為生命是一個神秘且奇妙的過程，德國馬克斯普朗克多學科科學研究所分子生物學系主任帕特里克·克拉瑪，以及美國加州大學伯克萊分校分子與細胞生物學系傑出教授伊娃·諾加利斯，經過長期工作使負責基因轉錄的蛋白質機制能夠於單個原子尺度上視覺化，揭示基因轉錄機制的每一個步驟，讓科學界了解正常的基因轉錄如何促進健康，以及機能失調如何導致疾病。兩人憑此獲頒發2023年度邵逸夫生命科學與醫學獎，以表彰他們開創性的結構生物學研究。
兩人日前接受香港文匯報等媒體訪問時表示，在原子尺度上，視覺化生物學需要確定進行催化生命過程的蛋白質機器結構，這些結構既微小而又異常複雜，他們利用X射線晶體學和冷凍電子顯微鏡技術，把基因轉錄過程的啟動，暫停/啟動子清除，延伸，終止這四個步驟一一揭示。
諾加利斯介紹，她的工作重點是在轉錄前起始複合體（PIC）上，利用冷凍電子顯微鏡技術捕捉啟動基因轉錄過程所必需的，由14種蛋白質和DNA組成的微型複合體核心的結構，並揭示複合體中主要的參與者，一種稱為RNA聚合酶II的蛋白質，如何接合DNA，如何打開DNA雙螺旋結構以暴露所需的PIC複合體結合位置，一旦結合PIC複合體如何固定在DNA上，以及如何於不同狀態的PIC之間實現耦合以允許轉錄啟動。
科學界：是首部基因轉錄「電影」
克拉瑪則指出，他使用X射線晶體學和冷凍電子顯微鏡技術，捕捉基因轉錄的連續步驟，所發現的一系列結構包括完整的PIC，是一個擁有46個蛋白質的複合體，當中包括被稱為介質和轉錄因子IIH（TFIIH）的關鍵參與者。
此外，他還揭示了在RNA聚合酶II啟動一個mRNA信使合成後的結構，包括暫停的延伸複合物，動態中的延伸複合物，與核小體一起的延伸複合物，與核小體和重塑因子一起的延伸複合物，以及帶有mRNA前體剪接複合物的延伸複合物。科學界普遍稱，克拉瑪的發現為人類帶來世界上第一部基因轉錄的「電影」。
兩人表示，完整地把基因轉錄過程可視化展示，有助理解其如何啟動和進行，以及如何調節轉錄令細胞分化，從而使生物體能夠正常發育和發揮作用。諾加利斯強調，只有清楚理解在正常情況下的基因轉錄，才能區別出異常突變，從而為基因疾病的治療奠基；克拉瑪亦指出，研究可讓醫學界更好了解不同疾病是怎樣形成及其治療方法，例如透過理解癌症的轉錄機制，有助從中作出干預防止癌細胞生長及擴散，以達至更佳治療效果。
◆香港文匯報記者 金文博
