Biology 版 (精华区)

发信人: cameran (竹晨), 信区: Biology
标  题: 参与DNA复制的有关物质
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年07月01日20:23:28 星期天), 站内信件

参与DNA复制的有关物质
　　DNA复制实际上就是DNA指导的DNA合成代谢。因此，必须有DNA作为复制的模板。体
外复制实验证明，新合成DNA的特异性完全取决于事先加入的模板DNA，二磷酸核苷酸(d
ATP,dGTP，dCTP，dTTP)是合成原料。有模板和合成原料后，细胞内还有许多酶和蛋白质
参与DNA的复制。
(一)螺旋酶(Helicase)
　　DNA复制涉及到的第一个问题就是DNA两条链要在复制叉的位置解开。DNA双螺旋并不
会自动打开。细胞内有一类特殊的蛋白质称为螺旋酶可以促使DNA在复制叉处打开双链。
螺旋酶可以和单链DNA结合，并且与ATP结合，利用ATP分解成ADP时产生的能量沿DNA链向
前运动促使DNA双链打开。目前，大肠杆菌中发现有两种螺旋酶参与这个过程，一种称为
螺旋酶Ⅱ或螺旋酶Ⅲ，与滞后链的模板DNA结合沿5'→3'方向运动;第二种称为Rep蛋白，
和前导链的模板DNA结合沿3'→5'方向运动。
(二)单链DNA结合蛋白(SSBP)
　　螺旋酶沿复制叉方向向前推进产生了一段单链区，但是这种单链DNA不会长久存在，
会很快重新配对形成双链DNA或被核酸酶降解。然而，在细胞内有大量单链DNA结合蛋白
(single strand DNA binding protein SSBP)能很快地和单链DNA结合，防止其重新配对
形成双链DNA或被核酸酶降解。SSBP与螺旋酶不一样，它不具备酶的活性，不和ATP结合
。在肠杆菌细胞中主要SSBP是177肽所组成的四聚体，可以和单链DNA上相瓴的32个核苷
酸结合。一个SSBP四聚体结合于单链DNA上可以促进其他SSBP四聚体现相邻的单链DNA结
合，这个过程称为协同结合(cooperative binding)，SSBP结合到单链DNA上后，使其呈
伸展状态，没有弯曲和结节，有利于单链DNA作为模板。SSBP可以重复使用，当新生的D
NA链合成到某一位置时，该处的SSBP便会脱落，并被重复利用。
(三)DNA拓扑异构酶(DNA Topisomerase)
　　DNA在细胞内往往以超螺旋状态存在，DNA拓扑酶催化同一DNA分子不同超螺旋状态之
间的转变。DNA拓扑异构酶有两类，大肠杆菌的ε蛋白(MW-110000)就是一种典型的拓扑
异构酶Ⅰ.它的作用是暂时切断一条DNA链，形成酶-DNA共价中间物而使超螺旋DNA松弛化
，然后再将切断的单链DNA连接起来，而不需要任何辅助因子。而大肠杆菌中的DNA旋转
酶(DNAgyrase)则的典型的拓扑异构酶Ⅱ，能将负超螺旋引入DNA分子，该酶能暂时性地
切断和重新连接双链DNA，同时需要ATP水解为ADP以供能。
原核细胞拓扑构酶Ⅰ的作用机制
　　(a)酶与DNA结合使双链解旋;
　　(b)使一条链切开，但酶与切口的两端结合阻止了螺旋的旋转;
　　(c)酶使另一条链经过缺口，然后再将两断端连接起来;
　　(d)酶从DNA上脱落，两条链复原，得到的DNA比原来少一个负性超螺旋。
　　几乎所有天然状态的双链DNA均以负超螺旋的方式存在，特别是进行半保留复制的D
NA均以种种拓扑异构体的形式存在。许多实验证明，负超螺旋是DNA复制的必需条件，因
此DNA旋转酶也是复制所必要的。负超螺旋的存在可以使DNA双链碱基对打开所需要的能
量降低4．1KJ/mol，因而，有利于DNA的双链分开。许多DNA旋转酶的抑制剂，如萘啶酮
酸，香豆霉素和新生霉毒等均可以抑制大肠杆菌的DNA复制。
(四)引物酶(Primase)和RNA聚合酶(RNA Polymerase)
　　大肠杆菌的引物酶也是DNA复制所必需的一种酶。该酶由一条多肽链组成，MW为60K
D，每个细胞中有50-100个分子由大肠杆菌的dnaG基因编码。引物酶催化引物RNA分子的
合成，但它和传统的RNA聚合酶不一样。[1]引物酶对雷米封不敏感，而RNA聚合酶则敏感
;[2]引物酶既可以利用核糖核苷酸，而RNA聚合酶只能利用核糖核苷酸;[3]引物酶只在复
制起点处合成RNA引物而引发DNA的复制，而RNA聚合酶则是启动DNA转录合成RNA从而将遗
传信息由DNA传递到RNA。但在单链噬菌体M13DNA和质粒Co1E1DNA复制时，引物的合成是
由RNA聚合酶催化的。噬菌体T7的Gene4蛋白，T4的Gene41和61蛋白等也具有引物酶的活
性和具有大肠杆菌引物酶相似的功能。

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欲讯秋情众莫知, 喃喃负手叩东篱。
孤标傲世偕谁隐，一样花开为底迟？
圃露庭霜何寂寞，鸿归蛩病可相思？
休言举世无谈者，解语何妨片语时。

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