DNA复制的酶学和拓扑学

1、DNA复制的酶学和拓扑学DNA复制的酶学和拓扑学参与DNA复制的物质:底物(substrate): dATP, dGTP, dCTP, dTTP聚合酶(polymerase): 依赖DNA的DNA聚合酶，简写为 DNA-pol模板(template): 解开成单链的DNA母链引物(primer): 提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合其他的酶和蛋白质因子参与DNA复制的物质:底物(substrate): dAT(dNMP)n + dNTP (dNMP)n+1 + PPi(dNMP)n + dNTP (dNMP)n+1 + P一、DNA聚合酶催化脱氧核苷酸间的聚合全称：依赖DNA的DNA聚合酶

2、 (DNA-dependent DNA polymerase)简称：DNA-pol活性： 1. 53的聚合活性 2. 核酸外切酶活性一、DNA聚合酶催化脱氧核苷酸间的聚合全称：依赖DNA的DN核酸外切酶活性: 5 A G C T T C A G G A T A 3 | | | | | | | | | | |3 T C G A A G T C C T A G C G A C 5?35外切酶活性: 能辨认错配的碱基对，并将其水解53外切酶活性: 能切除突变的 DNA片段核酸外切酶活性: 5 A G C T T （一）原核生物有3种DNA聚合酶DNA-pol DNA-pol DNA-pol （一）原

3、核生物有3种DNA聚合酶DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol 分子量（kD）109120250组成单肽链？多亚基不对称二聚体分子数/细胞400？2053核酸外切酶活性有无无基因突变后的致死性可能不可能可能原核生物的DNA聚合酶DNA-pol DNA-pol DNA-pol 个核心酶1个-复合物（、 6种亚基）1对-亚基（可滑动的DNA夹子）全酶结构包括：DNA聚合酶全酶结构:个核心酶全酶结构包括：DNA聚合酶全酶结构:亚基（130 000）主要功能是合成DNA亚基具有35外切酶活性（复制保真性所必需）亚基可增强其活性亚基可能起组装作用核心酶由、和亚基组成：两侧的亚基发

4、挥夹稳DNA模板链，并使酶沿模板滑动的作用亚基（130 000）主要功能是合成DNA核心酶由、和2个-亚基分别和1个核心酶相互作用，其柔性连接区可以确保在复制叉1个全酶分子的2个核心酶能够相对独立运动，分别负责合成前导链和后随链功能：有促进全酶组装至模板上及增强核心酶活性的作用 -复合物由6种亚基组成：、2个-亚基分别和1个核心酶相互作用，其柔性连接区可以确保在对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补功能：DNA-pol （109kD）:对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补功能323个氨基酸小片段5 核酸外切酶活性大片段/Klenow 片段 604个氨基酸D

5、NA聚合酶活性 5 核酸外切酶活性N 端C 端木瓜蛋白酶DNA-pol Klenow片段是实验室合成DNA，进行分子生物学研究中常用的工具酶 323个氨基酸小片段5 核酸外切酶活性大片段/KlDNA-pol （120kD）:DNA-pol II基因发生突变，细菌依然能存活DNA-pol 对模板的特异性不高，即使在已发生损伤的DNA模板上，它也能催化核苷酸聚合。因此认为，它参与DNA损伤的应急状态修复DNA-pol （120kD）:DNA-pol II基因发（一）常见的真核细胞DNA聚合酶有5种DNA-pol 起始引发，有引物酶活性DNA-pol 参与低保真度的复制 DNA-pol 在线粒体DN

6、A复制中起催化作用DNA-pol 合成后随链DNA-pol 合成前导链（一）常见的真核细胞DNA聚合酶有5种DNA-pol E.Coli真核细胞 功能填补复制中的DNA空隙，DNA修复和重组复制中的校对，DNA修复DNA修复线粒体DNA合成前导链合成DnaG引物酶后随链合成真核生物和原核生物DNA聚合酶的比较 E.Coli真核细胞 功能填补复制中的DNA空隙，DNADNA-pol 分子量（kD）16.54.014.012.525.553聚合活性中？高高高35核酸外切酶活性-+功能起始引发，引物酶活性低保真度的复制线粒体DNA复制合成后随链合成前导链真核生物的DNA聚合酶DNA-pol 分子量（

7、kD）16.54.014二、DNA聚合酶的碱基选择和校对功能DNA复制的保真性至少要依赖三种机制:遵守严格的碱基配对规律聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能复制出错时有即时校对功能二、DNA聚合酶的碱基选择和校对功能DNA复制的保真性至少要（一）复制的保真性依赖正确的碱基选择利用“错配”实验发现，DNA pol 对核苷酸的参入（incorporation）具有选择功能 DNA pol 对不同构型糖苷键表现不同亲和力，因此实现其选择功能 （一）复制的保真性依赖正确的碱基选择利用“错配”实验发现，D（二）聚合酶中的核酸外切酶活性在复制中辨认切除错配碱基并加以校正核酸外切酶(exonuclease)是指能从核酸链的末端把核苷酸依次水解出来的酶，外切酶是有方向性的