生物化學(xué)第34章dna的復(fù)制和修復(fù)(編輯修改稿)
2025-02-14 02:17 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 六） DNA復(fù)制的過(guò)程 DNA ligase DNA polymeraseⅠ Old Okazaki fragment Okazaki fragment Primer Lagging strand template Primer Helicase/primase Newly synthesized leading strand Dimeric replicative DNA polymerase βsubunit “ sliding clamp” SSB Leading strand template DNA gyrase DNA復(fù)制叉處的結(jié)構(gòu) Primer DNA復(fù)制時(shí)涉及的部分酶和蛋白質(zhì) ?Gyrase：拓?fù)洚悩?gòu)酶 Ⅱ ， 旋轉(zhuǎn)酶 。 ? Helicase：解旋酶 。 ?SSB（ singlestranded DNA binding protein）： 單鏈 DNA結(jié)合蛋白。 ?Primase： 引發(fā)酶 ， 引物合成酶 。 ?Primer： 引物 。 拓?fù)洚悩?gòu)酶 拓?fù)洚悩?gòu)酶可以 改變 DNA雙螺旋的連環(huán)數(shù) ， 其功能是引入超螺旋或解開(kāi)超螺旋 。 拓?fù)洚悩?gòu)酶可 分為兩類：類型 Ⅰ 的酶能使 DNA的一條鏈發(fā)生斷裂和再連接 ， 反應(yīng)無(wú)需提供能量；類型 Ⅱ 的酶能使 DNA的兩條鏈同時(shí)發(fā)生斷裂和再連接 ， 當(dāng)它引入超螺旋時(shí)需要由 ATP提供能量 。 拓?fù)洚悩?gòu)酶 Ⅰ 拓?fù)洚悩?gòu)酶 Ⅰ 屬于類型 Ⅰ 。 它只能消除負(fù)超螺旋 ， 對(duì)正超螺旋不起作用 。 拓?fù)洚?構(gòu)酶在使 DNA的一條鏈斷裂時(shí) ， 由于酶與 DNA結(jié)合 ， DNA鏈不能自由轉(zhuǎn)動(dòng) ， 超螺旋的扭曲張力不會(huì)自動(dòng)消失 。 但是酶分子可牽引另一條鏈通過(guò)切口 ， 然后使斷鏈重新連接起來(lái) ， 從而改變 DNA的連環(huán)數(shù)和超螺旋數(shù) 。 拓?fù)洚悩?gòu)酶 Ⅱ 拓 撲 異 構(gòu) 酶 Ⅱ 屬于類型 Ⅱ ， 又叫旋轉(zhuǎn)酶（ gyrase） 。 它可連續(xù)引入負(fù)超螺旋 ， 反應(yīng)需要消耗 ATP。 在無(wú) ATP存在時(shí) ， 它可以松弛負(fù)超螺旋 ，但不作用于正超螺旋 。 大腸桿菌旋轉(zhuǎn)酶由兩個(gè) A亞基和兩個(gè) B亞基組成 ，A亞基是抗萘啶酮酸和奧啉酸的作用位點(diǎn) ， B亞基是抗香豆霉素 A1和新生霉素的作用位點(diǎn) 。 這些抗生素均能抑制 DNA復(fù)制 ， 因而推測(cè)旋轉(zhuǎn)酶對(duì) DNA復(fù)制是必需的 。 旋轉(zhuǎn)酶的作用機(jī)制 解旋酶 （ helicase） 解旋酶 能將 DNA兩條鏈解開(kāi) ， 每解開(kāi)一對(duì)堿基 ，需要水解 2分子 ATP。 大腸桿菌有許多種解旋酶 ， 其中解旋酶 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 可以沿著模板鏈的 5’→ 3’方向移動(dòng) ， 而 rep蛋白則沿著 3’→ 5’方向移動(dòng) 。 過(guò)去認(rèn)為在 DNA復(fù)制中 ， 這兩種酶配合作用解開(kāi) DNA雙鏈 ，但上述酶經(jīng)誘變并不影響 DNA的復(fù)制 。 DnaB蛋白 曾經(jīng)分離出一些大腸桿菌 DNA復(fù)制的溫度敏感突變株 。 其中一株當(dāng)培養(yǎng)溫度由 30℃ 升高到 40℃時(shí) ， DNA復(fù)制立即停止 ， 分析表明 dnaB基因發(fā)生了溫度敏感突變 。 該基因產(chǎn)物 DnaB是一種解旋酶 ，可沿 DNA鏈 5’→ 3’ 方向移動(dòng) ， 由 ATP提供能量 。 這就證明該解旋酶參與 DNA的復(fù)制 。 單鏈 DNA結(jié)合蛋白 大腸桿菌的單鏈 DNA結(jié)合蛋白 （ singlestranded DNA binding protein， SSB） 由 4個(gè)相同的亞基組成 ，它的功能是與已經(jīng)解開(kāi)的單鏈 DNA結(jié)合 ， 阻止重新形成雙鏈 ， 保護(hù)單鏈部分不被核酸酶降解 。 原核生物的 SSB蛋白與單鏈 DNA的結(jié)合有正協(xié)同效應(yīng) ， 當(dāng)?shù)谝粋€(gè) SSB蛋白結(jié)合后 ， 后面的 SSB蛋白的結(jié)合力可提高 103倍 。 因此一旦結(jié)合反應(yīng)開(kāi)始 ， 全部單鏈 DNA迅速被 SSB覆蓋 。 但真核生物的 SSB蛋白沒(méi)有這種協(xié)同作用 。 大腸桿菌染色體 oriC的結(jié)構(gòu) DNA復(fù)制的起始 Ⅰ 超螺旋模板 起始 復(fù)合物 DnaA 四聚體 靠近結(jié)合位點(diǎn) DnaA 四聚體結(jié)合在結(jié)合位點(diǎn)上 13bp segments 9bp segments 2040 more DnaA 單體 oriC被多個(gè) DnaA纏繞 DNA復(fù)制的起始 Ⅱ 開(kāi)放 復(fù)合物 DnaB6DnaC6 六聚物 DnaC subunits DnaB subunits Open oriC region DnaT 開(kāi)放的復(fù)制起始區(qū) DNA復(fù)制的起始 Ⅲ DnaB 有 解 旋酶活性 ， 它每解開(kāi)一個(gè)堿基對(duì)需要消耗 2個(gè) ATP。 預(yù)引發(fā) 復(fù)合物 SSB 結(jié)合到單鏈結(jié)合區(qū) 打開(kāi) DnaA富集區(qū)域 SSB DnaB subunit DnaB subunit Open region 引發(fā)和復(fù)制 DNA復(fù)制體的裝配 Ⅰ DnaB plex DnaB plex End of oriC DnaA tetramer displaced DnaA tetramer displaced Primase Primosome SSB tetramer on Singlestrand DNA Primase, PriA, PriB, PriC PriB, PriC DNA復(fù)制體的裝配 Ⅱ 滯后鏈 RNA 前導(dǎo)鏈 RNA 引物 DnaA tetramer displaced DnaA tetramer displaced 前導(dǎo)鏈 RNA 引物 滯后鏈 RNA DNA復(fù)制體的裝配 Ⅲ DNA 聚合酶 Ⅲ 最后一個(gè)DnaA四聚物被置換 DNA 聚合酶 Ⅲ 崗琦片段的連接 DNA polymerase Ⅰ DNA ligase DNA連接酶催化的反應(yīng) DNA復(fù)制叉的延伸 Leading strand “core” DNA polymerase Ⅲ τ2 SSB γ Rep protein Leading Lagging strand strand 1st RNA primer Lagging strand “core” DNA polymerase Ⅲ 3rd RNA primer (most recent) Primosome
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