第2节 复制叉

1、第三章第三章 DNA的复制的复制 第第2节节 复制叉复制叉 2. 复制叉复制叉 2.1 DNA双链的合成：双链的合成： 复制叉（复制叉（replication fork)：刚分开的模板链与未复制的双：刚分开的模板链与未复制的双 链链DNA间的连接区。间的连接区。 5 5 3 3 Leading strand Primer Okazaki fragment DNA polymerase Direction of replication Direction Direction Lagging strand P211 2. 复制叉复制叉 2.2 RNA引物：引物： DNA聚合酶不能从头合成聚合酶不能

2、从头合成DNA RNA聚合酶从头合成聚合酶从头合成RNA 引物酶（引物酶（primease)合成合成RNA。无。无DNA序列特异性。序列特异性。 5-10nt 2. 复制叉复制叉 2.3 RNA引物的去除：引物的去除： RNase H:核糖核酸内切酶，可以特核糖核酸内切酶，可以特 异性地水解异性地水解DNA-RNA杂合链中的杂合链中的RNA。 RNase H：只能断裂：只能断裂2个核糖核苷个核糖核苷 酸之间的酯键。酸之间的酯键。 Template ATP P212 2. 复制叉复制叉 2.4 DNA解旋酶：解旋酶： DNA解旋酶的极性（解旋酶的极性（polarity)：，每个：，每个DNA解旋

3、酶在单链解旋酶在单链 DNA上都沿着一定的方向运动。上都沿着一定的方向运动。 53 or 3 5 与与DNA解旋酶结合的解旋酶结合的DNA链决定方向链决定方向 ATP提供能量提供能量 Double P213 P213 2. 复制叉复制叉 2.4 DNA解旋酶：解旋酶： 作用机制（如何移动作用机制（如何移动DNA的）的）Papillomavirus：乳头瘤病毒，：乳头瘤病毒，E1蛋白蛋白 nucleotide DNA Top ATP Middle ADP Bottom Top ATP 1.3 nm 发夹发夹 P215 2. 复制叉复制叉 2.5 DNA单链的稳定：单链的稳定： 单链单链DNA结合

4、蛋白（结合蛋白（SSB, single-stranded binding protein） 协同结合（协同结合（cooperative binding） 结合结合DNA是非特异性是非特异性 静电和疏水作用静电和疏水作用 结合后结合后DNA处于伸直状态处于伸直状态 2. 复制叉复制叉 2.6 DNA超螺超螺 旋的去除：旋的去除： 小结小结 1. 复制叉复制叉 Leading strand Lagging strand Okazaki strand 2. RNA引物引物 RNA primase RNase H 3. DNA helicase 4. SSB Cooperative binding 5

5、. DNA topoisomerase 作业作业 什么是复制叉？什么是复制叉？ RNase的特点是什么？的特点是什么？ 什么是什么是DNA解旋酶的极性？解旋酶的极性？ 第第3节节 DNA聚合酶的种类聚合酶的种类 和复制叉和复制叉DNA的合成的合成 3.1 DNA聚合酶的种类聚合酶的种类 3.1.1 原核生物原核生物DNA聚合酶聚合酶 亚基亚基 功能功能 Pol I 1 RNA引物的去除，引物的去除，DNA修复修复 Pol II 1 DNA修复修复 Pol III(核心核心) 3 DNA复制复制 Pol III(全酶全酶) 9 DNA复制复制 Pol IV 1 DNA修复，移损合成修复，移损合成

6、 Pol V 3 移损合成移损合成 P219 3.1 DNA聚合酶的种类聚合酶的种类 3.1.2 真核生物真核生物DNA聚合酶聚合酶 亚基亚基 功能功能 Pol 4 合成引物合成引物 Pol 1 DNA修复修复 Pol 3 线粒体线粒体DNA复制与修复复制与修复 Pol 2-3 DNA复制与修复复制与修复 Pol 4 DNA复制与修复复制与修复 Pol 1 DNA修复修复 Pol 1 移损合成移损合成 Pol 1 DNA修复修复 P220 3.1 DNA聚合酶的种类聚合酶的种类 3.1.2 真核生物真核生物DNA聚合酶聚合酶 亚基亚基 功能功能 Pol 1 体细胞超变体细胞超变 Pol 1 移

7、损合成移损合成 Pol 1 移损合成移损合成 Pol 1 移损合成，体细胞超变移损合成，体细胞超变 Rev1 1 移损合成移损合成 Pol 4 合成引物合成引物 Pol 2-3 DNA复制与修复复制与修复 Pol 4 DNA复制与修复复制与修复 3.1.2 真核生物真核生物DNA聚合聚合 酶酶 Pol：2亚基亚基DNA聚合酶聚合酶和和2 亚基引物酶亚基引物酶 Pol & Pol ：高延伸性的聚：高延伸性的聚 合酶合酶 Pol：Lagging strand Pol：Leading strand 聚合酶切换：聚合酶聚合酶切换：聚合酶或聚合或聚合 酶酶取代聚合酶取代聚合酶/引物酶的过程引物酶的过程

8、聚合酶切换聚合酶切换 3.1 DNA聚合酶的种类聚合酶的种类 3.1.3 滑动夹增强滑动夹增强DNA聚合酶延伸能力聚合酶延伸能力 proliferating cell nuclear antigen (PCNA) P221-222 3.1 DNA聚合酶的种聚合酶的种 类类 3.1.3 滑动夹增强滑动夹增强DNA 聚合酶延伸能力聚合酶延伸能力 P223 subunits of E. coli PolyIII holoenzyme T4 phage gp45 Eukaryotic PCNA 3.1 DNA聚合酶的种类聚合酶的种类 3.1.3 滑动夹增强滑动夹增强DNA聚合酶延伸能力聚合酶延伸能力

9、功能的保守功能的保守 结构的保守结构的保守 P224 3.1 DNA聚合酶的种类聚合酶的种类 3.1.4 滑动夹装载器滑动夹装载器(sliding clamp loader) E. coli: 复合体复合体 Eukaryotic: 复制因子复制因子C（RF-C） 结合结合ATP 结合并打开滑动夹结合并打开滑动夹 结合结合DNA 滑动夹套住滑动夹套住DNA 水解水解ATP 滑动夹装载器脱离滑动夹装载器脱离DNA 5 subunits 滑动夹装载器的作用过滑动夹装载器的作用过 程程 小结小结 3.1.1 原核生物原核生物DNA聚合酶聚合酶 3.1.2 真核生物真核生物DNA聚合酶聚合酶 3.1.3

10、 滑动夹滑动夹 3.1.4 滑动夹装载器滑动夹装载器(sliding clamp loader) 1. DNA helicase 2. SSB Cooperative binding 3. DNA topoisomerase 4 原核生物原核生物DNA聚合酶聚合酶 5 真核生物真核生物DNA聚合酶聚合酶 6 滑动夹滑动夹 7 滑动夹装载器滑动夹装载器(sliding clamp loader) 3.2 The replication of DNA at fork- elongation 3.2.1 DNA聚合酶聚合酶III全酶（全酶（Poly III holoenzyme） 全酶是核心酶和对其

11、有增强功能的其他元件的多蛋白复合体的全酶是核心酶和对其有增强功能的其他元件的多蛋白复合体的 总称。总称。 全酶构成全酶构成 核心核心DNA 聚合酶聚合酶III 核心核心DNA 聚合酶聚合酶III 滑动夹滑动夹 夹子装夹子装 载器载器 P227 3.2 The replication of DNA at fork 3.2.1 DNA聚合酶聚合酶III全酶（全酶（Poly III holoenzyme） 全酶构成全酶构成 1. 核心核心DNA聚合酶聚合酶III 2 2. 复合体复合体 1 2.1-蛋白蛋白 2 3.3 复制体复制体 3.3.1 复制体：复制叉上发挥作用的全部蛋白质的总和复制体：复制叉上发挥作用的全部蛋白质的总和 称为复制体称为复制体 P230