2021 年 2 月 23 日，北京大學蛋白質與植物基因研究國家重點實驗室、生命科學學院孔道春實驗室在Cell在線發表了題為RNA polymerase III is required for the repair of DNA double-strand breaks by homologous recombination 的研究論文。該研究發現RNA-DNA 雜交鏈中間體和RNA 聚合酶III這兩個組分是DNA同源重組過程所必需，解決了真核細胞DNA同源重組領域裡一個長期懸而未決的核心問題，把對DNA同源重組事件分子機制的理解提高到了一個新的層次。
作為三大DNA代謝途徑（DNA 複製、重組、損傷修復）之一，DNA的同源重組（Homologous Recombination）是生命體的基本生物事件。它在細胞生長、減數分裂、配子形成、物種進化、DNA雙鏈斷裂修復和基因組穩定性維持等多方面中都起著非常重要的作用。如圖1 顯示，在DNA同源重組過程中，兩條相似但不完全一致的同源染色體通過交換進行遺傳信息交流，促進了生命體的進化。
圖1. 減數分裂期姐妹染色體重組
https://en.wikipedia.org/wiki/Homologous_recombinati on#/media/File:HR_in_meiosis.svg
DNA同源重組由三大主要步驟組成（圖2）：1）鏈末端切除（end resection）：由MRN-CtIP、DNA2、EXO1等核酸酶對DNA雙鏈斷裂（DNA double-strand break, DSB）處進行5』-鏈降解，切除大約幾千個核苷酸，導致3』-單鏈DNA形成；2）3』-單鏈DNA入侵同源DNA模板鏈（strand invasion）：通過多個蛋白幫助，Rad51包裹 3』-單鏈DNA形成核酸-蛋白複合體，該複合體侵入同源DNA鏈，3』-單鏈DNA作為引物進行DNA合成；3）解開Holliday Junction（HJ）結構（resolution of Holliday Junction）：3』-單鏈 DNA 侵入同源DNA模板鏈後，隨後進行的DNA合成及鏈交換反應，導致HJ結構形成，相關核酸酶解開HJ結構，最終完成DNA同源重組過程。
圖2. 同源重組的一般過程
Sung P, Klein H (2006). "Mechanism of homologous recombination: mediators and helicases take on regulatory functions". Nature Reviews Molecular Cell Biology 7: 739-750.
DNA同源重組領域的一個關鍵問題一直有待闡明：即細胞是如何進行末端切除 5』-鏈的幾千個核苷酸，但又保證 3』-鏈的絕對完整。過去二三十年，一個普遍被認可或接受的觀點是：3』 -單鏈是通過RPA（replication protein A，a single- strand DNA binding complex）的結合來保護的。但是，此觀點缺乏確切的實驗證據。再進一步考慮，用蛋白結合的方式來保護幾千個核苷酸長度的單鏈DNA，避免被核酸酶攻擊，從理論上講，這個可能性非常小，理由有三個：1）細胞如何能做到蛋白結合能早於核酸酶攻擊；2）細胞如何能做到幾千個核苷酸長度的每一個核苷酸都被蛋白覆蓋而不留任何被核酸酶攻擊的空隙；3）蛋白結合到DNA不可能是恆定的，有結合-脫離-再結合事件發生，蛋白一旦脫離DNA, 核酸酶就得到了攻擊DNA的機會。具體到此生物事件，研究者不認為細胞能做到第一和第二點，第三點是客觀現實存在。因此，研究者認為細胞必定用其它機制來保護DNA斷裂處的3』-單鏈DNA。
在該研究中，孔道春實驗室發現3』-單鏈DNA是通過形成暫時的RNA-DNA雜交鏈來得到保護，催化此RNA鏈合成的是RNA聚合酶 III。如果阻止此處RNA合成，則DNA同源重組終止，並造成基因缺失。因此，RNA 聚合酶III是同源重組的一個必需因子，RNA-DNA雜交鏈是DNA同源重組事件的一個必需中間體。圖3是DNA同源重組的最新模型。RNA-DNA雜交鏈中間體的發現推進了真核細胞DNA同源重組領域裡一系列長期懸而未決問題的解決，並加深了對DNA同源重組事件分子機制的理解；同時，該成果將促進包括疾病的基因治療、動植物新種質的開發、抗癌藥物的研發等相關領域的技術開發。
孔道春教授為該論文的通訊作者；劉思傑博士、華餘博士、王靜娜副教授、以及孔道春實驗室技術員李凌彥為該論文的共同第一作者。袁俊傑、張波、王子陽，以及國家重點實驗室紀建國教授也該論文作出了重要貢獻，孔道春實驗室其他成員對本論文也提供了幫助。
孔道春：
北京大學生命科學學院、北大-清華生命科學聯合中心、蛋白質與植物基因研究國家重點實驗室教授，《DNA Repair》Editor, 973項目首席科學家，現任全國酵母協會會長，亞洲冷泉港：DNA代謝、基因組穩定性及疾病國際會議組織者。
實驗室研究領域：
真核細胞DNA代謝及基因組穩定性的機制。具體項目包括：1）真核細胞DNA複製的機理， 包括DNA複製起始及複製叉裡的生化反應機制；2）細胞維持DNA複製叉穩定的分子機制；3）真核細胞雙鏈DNA斷裂修復的機制；4）checkpoint對DNA代謝的調控機制；5）染色體結構與DNA代謝的關係；6）基因組不穩定導致細胞癌變的機制。