科大團隊在RNA沉默機制研究中取得突破

香港科技大學（科大）研究團隊在生物學 RNA 沉默機制研究中取得突破性發現，發現人類體內關鍵核酸酶DICER能精準調控微小核糖核酸（microRNAs, miRNA）的機理。這一科研突破將有助推動基因調控研究的發展，為深入了解癌症、免疫系統疾病及遺傳疾病機制提供全新角度。

這項研究由科大生命科學部副教授阮俊英教授（Tuan Anh NGUYEN）領導，並由博士生Minh Khoa NGO與Cong Truc LE共同完成，並以《DICER cleavage fidelity is governed by 5′-end binding pockets》為題撰寫論文刊登於國際級學術期刊Nature。

人類生命的訊息由DNA基因組負責編碼，並透過信使RNA（核醣核酸）傳遞與執行 DNA的遺傳訊息。RNA通常是單股，由核醣與 A（腺嘌呤）、U（尿嘧啶）、G（鳥嘌呤）、C（胞嘧啶）四種核糖核苷酸組成。RNA參與許多細胞的重要功能，包括製造蛋白質、調控基因表現，甚至在某些病毒中充當遺傳物質。在RNA的世界中，DICER 核酸酶扮演關鍵的「精密剪刀」角色，它會將雙股RNA切割成極短的小片段，使這些小RNA能進入細胞的沉默系統，用來辨識並關閉錯誤或不需要的基因訊息，猶如在文章中標記與刪除錯字。

過去科學家一直聚焦研究DICER核酸酶如何實現精準切割功能。科大團隊透過前沿的生物化學與結構生物學技術，包括高通量生化實驗及冷凍電子顯微鏡技術，在原子解析度上揭示了DICER與RNA的相互作用過程。研究第一作者、博士生Minh Khoa Ngo表示：「冷凍電子顯微鏡技術讓我們在原子解析度上觀察RNA底物與DICER的結合過程，這些分子影像清晰展現了該核酸酶針對不同RNA序列做出的動態調整，從根本上改變了我們對其功能的認知。」

團隊發現DICER在切割前會進行構形調整，先把RNA引導到正確的切割位置，其後利用酵素內的結構（例如5′端結合口袋的胺基酸）精準定位，最後進入「切割就緒」的形態。

領導研究的通訊作者阮俊英教授解釋：「這就像剪刀能準確『看懂』每個字應在哪裏被切開，而又令整篇訊息保持正確。我們的研究不僅揭示了先前已知、偏好辨識尿嘧啶（U‑favoured）的5′端結合口袋，也首次發現了一個全新的、偏好辨識鳥嘌呤（G‑favoured）的5′端結合口袋。這兩個口袋共同形成了一個『雙口袋機制』（dual pocket mechanism），決定DICER在不同的位置進行切割，為闡釋DICER如何適配並切割不同RNA序列提供了全新的理論依據。」

阮教授進一步補充說：「這項發現的影響遠遠超越生物學基礎知識，不僅揭示了DICER如何整合5′端核苷酸種類、RNA結構基序（motifs），以及酵素內部結構域的動態變化以維持切割精準度，也為改良 RNA 疾病治療藥物及基因沉默技術奠定基礎，進一步為解析DICER相關遺傳疾病成因提供了新的研究方向。」