病毒DNA不規則配對 中研院解密

2014/4/1   (6085)   原稿來源: https://tw.news.yahoo.com/%E7%

中研院團隊最新研究，成功顛覆生物學教科書上有關去氧核醣核酸（DNA）複製的邏輯！中研院生化所長蔡明道與研究助技師吳文晉等人日前發表於《美國化學會期刊》的研究，運用核磁共振技術，首度解開DNA「不規則配對」的奧秘；該研究不僅為目前肆虐於東歐的「非洲豬瘟」提供藥物研發基礎，也可望開啟疫苗及部分人類癌症研究的新方向。

生物的遺傳基因密碼由DNA組成，DNA則由「A、T、G、C」等4種「鹼基」排列組合；科學家華森與克立克在1953年時提出DNA的「雙股螺旋」結構，後世也將「A配T、G配C」的配對方式稱為「華森克立克準則」，必須遵照此準則配對，DNA才能不斷複製，讓生物延續生命及遺傳物質。

【DNA配對準則】一種稱作「DNA聚合酶」的酵素，負責生物體內複製及修補受損DNA序列的工作；蔡明道指出，教科書上所謂正常的、出錯率僅百萬分之一的DNA聚合酶運作方式，係雙股DNA先拆開成為單股，2條單股DNA各自與DNA聚合酶結合，再「拉進」作為複製「原料」的A、T、G、C其中之一來配對，就能組成1條新的雙股DNA。

近10年來學界發現，某些生物的DNA聚合酶，並非完全遵照華森克立克準則運作；蔡明道團隊在2008年時，發現「非洲豬瘟病毒」的DNA聚合酶X（簡稱Pol X），就屬於這類「不按規則」的酵素之一，會製造出「G配G」的組合，且數量上與正常的「G配C」相近，代表並非隨機突變，而是某種病毒賴以生存的機制。

【G配G突變】蔡明道等人發現，非洲豬瘟病毒的Pol X會先與「原料」結合，再與單股DNA結合，正是這個「配對順序」上的異常，製造出GG組合；吳文晉的研究，則是全球第一個利用核磁共振技術，「捕捉」到二元的「Pol X與原料」及三元的「Pol X、原料與單股DNA」完整結構，證實配對順序造成組合異常的理論。

蔡明道表示，全球共有幾十個實驗室，利用「晶體學」方式在研究DNA聚合酶的運作，但由於異常配對難以形成結晶，造成該領域研究多年來停滯不前；吳文晉則另闢蹊徑，與國科會合作，利用核磁共振技術，成功「解構」Pol X與原料結合的整體構造，蔡明道說，「這個工作花了將近10年，也是很不容易。」

【非洲豬瘟藥物研發】這類「不遵守」華森克立克準則的配對方式，對非洲豬瘟病毒而言，可讓病毒不斷突變以適應各種生存環境；對畜牧業而言，非洲豬瘟會造成豬隻嚴重內出血，死亡率幾達100%，目前無法有效治療，而立陶宛、烏克蘭與波蘭日前才剛爆發大規模流行，俄羅斯也曾傳出病例，一旦蔓延至中國大陸，對東亞包括台灣等國，都是潛在威脅。

在瞭解非洲豬瘟病毒複製的秘密後，就能據此研發治療豬瘟的藥物，吳文晉進一步解釋，人類體內也有20餘種類似「不照規則」的DNA聚合酶，有些與產生抗體的機制有關，吳文晉等人已著手研究的則與皮膚癌、大腸癌及攝護腺癌等腫瘤突變有關；他強調，未來重點將釐清人類DNA聚合酶，是否也是透過「錯序」的方式進行突變。