• X 光自由電子雷射可以捕捉到酵素修復DNA的動態過程。
  • 一瞬之光 XFEL 顯微術：人類首次捕捉酵素修復 DNA 損傷的動態過程！
  • 日本 XFEL 設施 SACLA 的空拍圖，其直線加速器長達 700 公尺。 圖｜SCIENCE CHANNEL（JST）YouTube
  • 論文第一作者 Manuel Maestre-Reyna 博士，他旁邊的複雜設備是瑞士 XFEL 實驗站（SwissFEL Experimental Hutch），這台機器可以收集與輸出樣品的繞射資料。 圖｜Dr. Manuel Maestre-Reyna 提供
  • 全世界只有六個地方有 XFEL 設施，包含美國、日本、德國、韓國、瑞士，而中國正在興建中。蔡明道與 Dr. Maestre-Reyna 遠赴日本和瑞士 XFEL 設施，與當地科學團隊合作完成實驗。 圖｜研之有物（資料來源｜蔡明道、SLAC國家加速器實驗室 YouTube）
  • 上方示意圖表示 DNA 光解酶的活性位點與 DNA 損傷結構 CPD 結合，過程中酵素如何修復打結的 DNA？蔡明道與國際團隊運用 XFEL 與酵素生物學解密。 圖｜研之有物（資料來源｜Science）
  • XFEL CCD 探測器的高速寬頻介面。專業記者用相機拍攝奧運 100 公尺短跑選手時，需要使用存取速度很快的記憶卡和傳輸介面；同理，科學家用 XFEL 捕捉生物分子的動態結構時，資料會在「飛秒」之間從儀器轉移到電腦上，故需要高速的寬頻介面。 圖｜Dr. Manuel Maestre-Reyna 提供
  • 實驗操作時，會先打出第一道光（Pump laser）啟動酵素，讓酵素開始進行修復；經過一個瞬間（t1），再打出主角 XFEL，產生繞射圖案並分析結構。然後換下一個修復時間點（t2, …），再重複上述整個過程，以此類推，就可以觀察每個時間序列的結構變化，捕捉微晶體內的 DNA 修復過程。另外，XFEL 的繞射圖案上，每個方格就是一塊 CCD 偵測器，很多塊 CCD 拼在一起，就能完整呈現繞射資訊。 圖｜研之有物（資料來源｜蔡明道）
  • 準備中的日本 SACLA XFEL 實驗站。Maestre-Reyna 博士說明，內部設有紅光 LED，因為光解酵素是用藍光啟動修復功能，所以樣品製備和數據收集都必須在沒有藍光情況下進行。樣品室充滿氦氣，一方面是避免氧氣散射 XFEL，同時缺氧環境也是 DNA 修復的充分條件。其中：子彈狀物件是 XFEL 射出口（方向由左到右）；右側圓桶狀內部充滿 CCD 探測器和高頻寬的傳輸介面；塑膠管線是樣品輸送系統，採用定溫定速的水流將樣品送至 XFEL 前方。 圖｜Dr. Manuel Maestre-Reyna 提供
  • 研究人員正在製備樣品（載玻片上的白色堆積物），裡面主要成份是水（60%）以及微晶體（含 DNA 光解酶、受損的人造 DNA）。Maestre-Reyna 博士說明，樣品的質地類似水凝膠或果凍，需要用水輸送，避免乾掉。另一方面，XFEL 有機率同時打到兩個微晶體，控制微晶體在樣品中的濃度，可增加可用數據。 圖｜Dr. Manuel Maestre-Reyna 提供
  • XFEL 解密酵素修復 DNA 的完整過程，分為三個階段：第一階段是修復 DNA，第二階段為酵素活化位置恢復，第三階段為 DNA 回復原本形狀、酵素脫離。（圖片可點擊放大） 圖｜研之有物（資料來源｜Science）
  • 蔡明道認為，要做出好的研究，一定要先有「重要的問題」。而為了回答重要的問題，就不會滿足現狀，會持續追求更新更好的方法。 圖｜研之有物
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  • X 光自由電子雷射可以捕捉到酵素修復DNA的動態過程。

  • 一瞬之光 XFEL 顯微術：人類首次捕捉酵素修復 DNA 損傷的動態過程！

  • 日本 XFEL 設施 SACLA 的空拍圖，其直線加速器長達 700 公尺。 圖｜SCIENCE CHANNEL（JST）YouTube

  • 論文第一作者 Manuel Maestre-Reyna 博士，他旁邊的複雜設備是瑞士 XFEL 實驗站（SwissFEL Experimental Hutch），這台機器可以收集與輸出樣品的繞射資料。 圖｜Dr. Manuel Maestre-Reyna 提供

  • 全世界只有六個地方有 XFEL 設施，包含美國、日本、德國、韓國、瑞士，而中國正在興建中。蔡明道與 Dr. Maestre-Reyna 遠赴日本和瑞士 XFEL 設施，與當地科學團隊合作完成實驗。 圖｜研之有物（資料來源｜蔡明道、SLAC國家加速器實驗室 YouTube）

  • 上方示意圖表示 DNA 光解酶的活性位點與 DNA 損傷結構 CPD 結合，過程中酵素如何修復打結的 DNA？蔡明道與國際團隊運用 XFEL 與酵素生物學解密。 圖｜研之有物（資料來源｜Science）

  • XFEL CCD 探測器的高速寬頻介面。專業記者用相機拍攝奧運 100 公尺短跑選手時，需要使用存取速度很快的記憶卡和傳輸介面；同理，科學家用 XFEL 捕捉生物分子的動態結構時，資料會在「飛秒」之間從儀器轉移到電腦上，故需要高速的寬頻介面。 圖｜Dr. Manuel Maestre-Reyna 提供

  • 實驗操作時，會先打出第一道光（Pump laser）啟動酵素，讓酵素開始進行修復；經過一個瞬間（t1），再打出主角 XFEL，產生繞射圖案並分析結構。然後換下一個修復時間點（t2, …），再重複上述整個過程，以此類推，就可以觀察每個時間序列的結構變化，捕捉微晶體內的 DNA 修復過程。另外，XFEL 的繞射圖案上，每個方格就是一塊 CCD 偵測器，很多塊 CCD 拼在一起，就能完整呈現繞射資訊。 圖｜研之有物（資料來源｜蔡明道）

  • 準備中的日本 SACLA XFEL 實驗站。Maestre-Reyna 博士說明，內部設有紅光 LED，因為光解酵素是用藍光啟動修復功能，所以樣品製備和數據收集都必須在沒有藍光情況下進行。樣品室充滿氦氣，一方面是避免氧氣散射 XFEL，同時缺氧環境也是 DNA 修復的充分條件。其中：子彈狀物件是 XFEL 射出口（方向由左到右）；右側圓桶狀內部充滿 CCD 探測器和高頻寬的傳輸介面；塑膠管線是樣品輸送系統，採用定溫定速的水流將樣品送至 XFEL 前方。 圖｜Dr. Manuel Maestre-Reyna 提供

  • 研究人員正在製備樣品（載玻片上的白色堆積物），裡面主要成份是水（60%）以及微晶體（含 DNA 光解酶、受損的人造 DNA）。Maestre-Reyna 博士說明，樣品的質地類似水凝膠或果凍，需要用水輸送，避免乾掉。另一方面，XFEL 有機率同時打到兩個微晶體，控制微晶體在樣品中的濃度，可增加可用數據。 圖｜Dr. Manuel Maestre-Reyna 提供

  • XFEL 解密酵素修復 DNA 的完整過程，分為三個階段：第一階段是修復 DNA，第二階段為酵素活化位置恢復，第三階段為 DNA 回復原本形狀、酵素脫離。（圖片可點擊放大） 圖｜研之有物（資料來源｜Science）

  • 蔡明道認為，要做出好的研究，一定要先有「重要的問題」。而為了回答重要的問題，就不會滿足現狀，會持續追求更新更好的方法。 圖｜研之有物

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