大学分子生物学：DNA的复制.ppt

DNA的复制 God said to them: “Be fruitful and multiply！” 圣经创世纪 第一节 DNA复制概貌 一、DNA复制的半保留性 二、复制过程中的顺序性 复制从原点开始 边解链边复制 w 为什么不采取先将DNA全部解链 ， 然后再分别进行复制的方法 ？ 三、DNA的半不连续复制 冈崎片段的发现 DNA只能从5到3方向合成 不能从两端同时复制 3，5磷酸二酯键的形成 第二节 DNA的复制酶和相关蛋白 一、DNA聚合酶 w种类： DNA聚合酶I：1956年，Kornberg w具有聚合酶、3 -5 外 切核酸酶、5-3 外切核酸酶活性 w主要生理功能：主要的DNA 修复酶，并参与半保留复制 Roger, Kenneth, Sylvy, Arthur and Thomas. DNA聚合酶II：没有5-3 外切核酸酶活性 ， 次要的DNA修复酶 DNA聚合酶III：是真正的DNA复制酶 w多亚基 w多层次组装 DNA聚合酶IV和V：参与SOS修复 wDNA聚合酶III的结构： DNA聚合酶 3-5核酸外切酶 激活外切酶活性 使核心酶结合为二聚体；结合复合物 结合ATP 与亚基结合 与和亚基结合 与SSB 蛋白结合 与和亚基结合 sliding clamp（滑动夹环） 核心酶 Pol III Pol III Pol III* 复复 合合 体体 sliding clamp 二、解螺旋酶(helicase)： A helicase is an enzyme that uses energy provided by NTP hydrolysis to separate the strands of a nucleic acid duplex 三、SSB蛋白（单链结合蛋 白） The single-strand binding protein (SSB) attaches to single- stranded DNA, thereby preventing the DNA from forming a duplex 防止单链复性 维持单链刚性状态 避免单链降解 The SSB binds as a monomer, but typically in a cooperative manner in which the binding of one protein molecule makes it much easier for another to bind 四、引发酶(primase): The primase is a type of RNA polymerase that synthesizes short segments of RNA that will be used as primers for DNA replication. 为什么DNA的合成需要RNA引物？ 五、旋转酶(gyrase )： a Type II topoisomerase, acts to overcome the torsional stress imposed upon unwinding by introducing negative supercoils at the expense of ATP hydrolysis. 复制叉前进带来扭曲张力 拓扑异构酶II：引入负超螺旋 六、DNA连接酶（DNA ligases ） DNA ligase makes a bond between an adjacent 3-OH and 5 -phosphate end where there is a nick in one strand of duplex DNA . 1、酶活化 2、AMP转移 3、3-OH亲核攻击 第三节 DNA的复制过程 一、原核生物的复制（E.coli） （一）复制的起始： 复制原点：Ori C，含两个系列的重复单位，3 个13bp重复序列（富含AT），和4个9bp重复 序列（识别位点） w起始过程： The origin is initially recognized by DnaA that forms a large complex with DNA. A short region of AT-rich DNA is melted. DnaB is bound to the complex and creates the replication fork. The first nucleotides of the new chain are synthesized into the primer （二）复制的延伸： t复制体：酶和相关蛋白在复制叉形 成的超分子复合物 2. 先导链和后随链的同时复 制 Lagging template strand通过复制 体形成一个环状结构，primase已 经合成一条引物2 随着冈崎片段的合成，环逐渐变大 ，直到2片段末端接近前一冈崎 片段的引物 复制体释放环，primase合成一个 新的引物 （三）、复制的终止： n环形DNA： n单向复制：复制终点复制起 点 n双向复制： 无固定终点,两个生长点简单碰 撞 有固定终点,如E.Coli 线性DNA： 环化，如 DNA 形成连环分子，如T7 DNA 当E.coli复制叉前移，遇到20bp 重复性终止子序列（Ter）时， Ter-Tus复合物能阻挡复制叉的 继续前移 w真核生物复制特点： 复制速度慢 基因组较大，有多个复制起点 在全部复制完成以前，起点不开始新一轮复 制 二、真核生物的复制 w真核生物DNA聚合酶： 表2-11 真核生物DNA聚合酶的特性比较 性质质 DNA 聚合酶 DNA 聚合酶 DNA 聚合酶 DNA 聚合酶 DNA 聚合酶 亚基数4122-31 在细胞 内分布 核内核内线粒体核内核内(?) 功能 DNA 引物合 成 损伤 修 复 线粒体 DNA 复制 主要DNA 复制酶 DNA复制 (?) 35 外切 无无有有有 53 外切 无无无无无 w复制过程中的核小 体 w复制叉前进是核小体 解离为H32H42 四聚体 和 H2AH2B 二聚体 w新合成的组蛋白也被 组装成H32H42 四聚体 和 H2AH2B 二聚体 w旧的和新的四聚体、 二聚体，在CAF-1因子 的帮助下，随机地被组 装到复制叉后新形成的 核小体中 4.端粒的复制： 端粒(Telomere) 端粒是真核染色体的末端序列 ，富含G 。主要由一串十分简单 和串联重复的序列组成 如四膜虫：GGGGTT 端粒功能：操持染色体的稳定 性 端粒酶(Telomerase) ：一种含 RNA的蛋白复合物，能使端粒延 伸。酶所含的RNA长约150bp， 是合成端粒的模板。端粒酶实际 上是一种逆转录酶。 复制过程： a)除去子代链5 端引物 b)2.在母链3末端 添加端粒序列 c)3.以新合成的 端粒序列为模板 合成DNA d)4.除去步骤3中 所使用的引物， 缺口被保留，但 未丢失DNA Elizabeth H. Blackburn Jack W. Szostak