DNA复制的酶学体系徐单单EnzymaticsystemforDNAreplication讲

DNA复制的酶学体系2主讲老师：徐单单EnzymaticsystemforDNAreplicationGuangdongFoodandDrugVocationalCollege广东食品药品职业学院DNA聚合酶01DNApolymerase01DNA聚合酶DNApolymeraseDNA分子结构TheStructureofDNAMolecules全称：依赖DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)Fullname:DNAdependentDNApolymerase简称：DNA-polAbbreviation:DNApol活性Activity5

3

的聚合活性polymerizationactivity核酸外切酶活性Exonucleaseactivityofnucleicacid5

3

外切活性5

3exogenousactivity3

5

外切活性3

5exogenousactivityDNA-polⅠDNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅡDNA-polⅢDNA-polⅢ原核细胞中的DNA聚合酶一般有3种TherearegenerallythreetypesofDNApolymerasesinprokaryoticcellsDNA-polⅠ（109kD）

功能：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，切除引物。Function:Itreaderrorsinreplication,fillgapsinreplicationandrepair,removeprimers.5

3

聚合活性5

3

polymerizationactivity5

3

外切活性5

3polymerizationactivity3

5

外切活性3

5polymerizationactivity作用特点Functionalcharacteristics图1.DNA-polⅠ结构

Figure1.StructureofDNApolⅠDNApolⅠ利用3´→

5´外切活性切除错配的碱基，同时利用5´→

3´聚合活性补回正确的核苷酸DNApolIutilizes3´→5´exonucleationactivitytoremovemismatchedbases,whileutilizes5´→3´polymerizationactivitytoreplenishthecorrectnucleotides.这种功能称为即时校读(proofread)。Thisfunctioniscalledproofread.DNApolⅠ的5´→

3´外切酶作用可以与其聚合作用同时发生，产生缺口平移、链的置换及模板转辙现象。The5´→3´exonucleaseactionofDNApolⅠcanoccursimultaneouslywithitspolymerization,resultinginnicktranslation,chainsubstitution,andtemplateswitchingphenomena.图2.DNA-polⅠ发挥校正活性

Figure2.DNApolIexhibitscorrectiveactivity碱基配对正确，DNApolⅠ无活性Correctbasepairing,DNApolIinactive3´5´外切活性3

5polymerizationactivity5´3´聚合活性5

3

polymerizationactivityDNA-polⅠAGdCTPCG5´3´5´3´

木瓜蛋白酶

PapainDNA-polⅠDNA-polⅠN端N-terminalC端C-terminal小片段Smallfragments323个氨基酸

323aminoacids5

核酸外切酶活性

5

exonucleaseactivity大片段/Klenow片段Largefragment/Klenowfragment604个氨基酸

604aminoacids5

聚合活性

5

polymerizationactivity

5

核酸外切酶活性

5polymerizationactivity

KlenowfragmentisacommonlyusedtoolenzymeinlaboratorysynthesizedDNAformolecularbiologyresearch.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。

DNA-polII基因发生突变，细菌依然能存活。

DNApolIIgenemutationallowsbacteriatosurvive.DNA-polⅡ（120kD）

它参与DNA损伤的应急状态修复。

ItparticipatesinemergencystaterepairofDNAdamage.是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。ItistheenzymethattrulycatalyzesreplicationelongationinprokaryotesDNA-polⅢ(900kD)图3.DNA-polⅢ的结构

Figure3.StructureofDNApolIIIDNApolⅢ分子量为900KD，全酶由10种(α、ε、θ、τ、γ、δ、δ´、β、κ、ψ)22个亚基构成不对称二聚体；ThemolecularweightofDNApolIIIis900KD,andtheenzymeiscomposedof10types(α,ε,θ,τ,γ,δ,δ´,β,κ,ψ)and22subunits,forminganasymmetricdimer.核心酶包含α、ε、θ亚基；Thecoreenzymecontainsα,ε,andθsubunits.α亚基分别催化领头链与随从链的合成；Theαsubunitcatalyzesthesynthesisoftheleadchainandfollowerchain,respectivelyε亚基有3´→5´外切酶活性及对碱基的选择功能；Theεsubunithas3´→5´exonucleaseactivityandbaseselectionfunctionθ亚基为装配所必需；Theθsubunitisnecessaryforassemblyβ亚基起着夹住模板又能使酶延模板滑动的作用。Theβsubunitplaysaroleinclampingthetemplateandallowingtheenzymetoslidealongthetemplate表1.原核生物的三种DNA聚合酶比较DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢ分子数/细胞400?20比活性低于polⅢ?比polⅠ大10倍以上分子量(kD)109120900分子组成单一肽链,有A至R共18α-螺旋肽段?10种、22个亚基不对称二聚体5´→3´聚合活性＋＋＋5´→3´外切活性＋－－3´→5´外切活性＋＋＋＋基因突变后致死性可能不可能可能功能校读填补空隙切除引物不清楚修复合成在复制延长中催化新链合成小结Briefsummary小结：以上就是本次课程主要内容，主要讲