去氧核醣核酸(DNA)是基因遺傳的基本物質，正確地複製DNA是生物體延續遺傳物質的根本。DNA由四個基本的鹼基 A、T、G、C 所組成。而這些鹼基的配對則遵守大家所熟悉的Watson-Crick配對準則，也就是A搭T而G配C。複製DNA的工作由DNA聚合酶來負責，受損的DNA也由聚合酶來修復。然而，近十年來學界發現許多聚合酶並不完全遵守Watson-Crick的配對準則。而這些聚合酶如何突破Watson-Crick的配對準則，一直是個相當大的謎題。

        本院生物化學研究所所長蔡明道院士所領導的研究團隊日前成功地解開這個謎題。此團隊發現非洲豬瘟病毒DNA聚合酶X (Pol X)用來克服Watson-Crick配對準則的反應機制。研究成果已於2014年3月11日發表於國際頂尖期刊「美國化學學會期刊」(Journal of American Chemical Society)。

        蔡院士解釋，實驗室長期研究非洲豬瘟病毒DNA聚合酶X(PolX) ，十多年前發現它既會循Watson-Crick配對準則來修復DNA，同時也會催化非Watson-Crick的dG:dGTP突變配對。酵素動力學的數據顯示Pol X並不遵循幾十年來所建立的結合順序法則、亦即DNA聚合酶先與DNA結合、然後再依Watson-Crick配對準則與dNTP結合。

        此次研究團隊係利用核磁共振法解出Pol X在三種狀態下的結構: Pol X, Pol X:MgdGTP二元複合物以及Pol X:MgdGTP:DNA三元複合物。這些結構搭配Pol X的功能研究充分顯示另一機制的存在性，即Pol X選擇性地預先與MgdGTP結合，然後再與DNA結合。此特性使得Pol X得以克服Watson-Crick鹼基配對，進而催化dG:dGTP之錯誤配對。以上之研究成果成為首例以核磁共振法來檢視DNA聚合酶X在催化路徑上所需要的結構改變，並且為低準確度DNA聚合酶催化非Watson-Crick鹼基配對提供一嶄新機制。此發現對於生命過程的了解相當重要。

        此篇論文第一作者為本院生物化學研究所研究助技師吳文晉博士及蘇美瑿博士。此研究工作由本院與科技部共同支持完成。參考網站: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja4102375  

        美國生物化學暨分子生物學會也立即報導此一新發現: http://wildtypes.asbmb.org/2014/03/20/how-a-polymerase-bypasses-the-rules-of-watson-crick-base-pairing/