DNA聚合酶的特性介紹與應(yīng)用
DNA 聚合酶，又稱 DNA 依賴的 DNA 聚合酶（DNA—dependent DNA polymerase，DNA pol），它是以親代 DNA 為模板，催化底物 dNTP 分子聚合形成子代 DNA 的一類酶。此酶最早是美國科學(xué)家 Arthur Komberg 于 1957 年在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的，被稱為 DNA 聚合酶 Ⅰ（DNA polymerase Ⅰ，簡稱polⅠ）以后陸續(xù)在其他原核生物及真核生物中找到了多種 DNA 聚合酶。這些 DNA 聚合酶的共同特征為：①具有5’→3’聚合酶活性，這就決定了 DNA 只能沿著 5’→3’方向合成；②需要引物，DNA 聚合酶不能催化 DNA 新鏈從頭合成，只能催化 dNTP 加入核苷酸鏈的 3'-OH 末端。因而復(fù)制之初需要一段 DNA 引物的 3’一OH 端為起點(diǎn)，合成 5’→3’方向的新鏈。
一、特性：
DNA 聚合酶有多種，E.coli 就有三種。通常 DNA 聚合酶具有以下共同特點(diǎn)：
1、需要 DNA 模板，因此這類酶又稱為依賴 DNA 的 DNA 聚合酶；
2、需要 RNA 或 DNA 作為引物（primer），即 DNA 聚合酶不能從頭催化；
3、催化 dNTP 加到引物的 3'-OH 末端，其速率為 1000nt/min，因而 DNA 合成的方向是 5’到 3'；
4、三種 DNA 聚合酶都屬于多功能酶，它們在 DNA 復(fù)制和修復(fù)過程的不同階段發(fā)揮作用。
二、應(yīng)用：
E.coli 的 DNA pol Ⅰ 涉及 DNA 損傷修復(fù)，在半保留復(fù)制中起輔助的作用。DNA polⅡ 在修復(fù)損傷中也具有重要的作用。DNA polⅢ 是一種多亞基的蛋白質(zhì)，在 DNA 新鏈的從頭合成中起復(fù)制酶的作用。
復(fù)制的忠實(shí)性問題會(huì)影響到翻譯的精確性，這種忠實(shí)性主要依賴于堿基的特異性配對。據(jù)估計(jì)每個(gè)堿基對將有 10-3。的概率會(huì)發(fā)生錯(cuò)配，但實(shí)際的錯(cuò)配率只有 10-8~10-10，即每 1000 個(gè)細(xì)菌復(fù)制周期中，每個(gè)基因組只產(chǎn)生一次錯(cuò)誤。DNA 多聚酶能增加互補(bǔ)堿基的特異性，該特異性主要表現(xiàn)在以下兩方面：
1、能夠檢查進(jìn)入的堿基是否和模板互補(bǔ)，這時(shí)通過一個(gè)匹配的化學(xué)特點(diǎn)加以識別，這是合成前的一種預(yù)防措施，稱為合成前（presynthetic）錯(cuò)誤控制；
2、在新的堿基加到鏈上以后，檢查堿基是否配對。若發(fā)生錯(cuò)配，將會(huì)把剛加上去的錯(cuò)誤堿基切除掉，這是校正控制（proofreading）。
細(xì)菌的三種 DNA 聚合酶都具有 3 7硝’外切活性，逆 DNA 合成方向進(jìn)行加工，提供校對功能。在鏈的延伸階段中，一個(gè)核苷酸進(jìn)人生長鏈的末端，形成鍵，該酶就向前移一個(gè)堿基對，準(zhǔn)備下一個(gè)堿基對的進(jìn)入。若一個(gè)錯(cuò)誤產(chǎn)生了，這個(gè)酶就向回退，切除最后加進(jìn)來的這個(gè)堿基，產(chǎn)生一個(gè)位點(diǎn)，然后被正確的堿基取代。
不同 DNA 多聚酶聚合和校正之間的關(guān)系是不同的。有時(shí)，這些活性是由相同的蛋白質(zhì)亞基產(chǎn)生的，但有時(shí)它們又還有不同的亞基。一個(gè)錯(cuò)誤堿基的排除實(shí)際上是十分復(fù)雜的，因?yàn)檫@種切除反應(yīng)是由不同位點(diǎn)催化的。
一、特性：
DNA 聚合酶有多種，E.coli 就有三種。通常 DNA 聚合酶具有以下共同特點(diǎn)：
1、需要 DNA 模板，因此這類酶又稱為依賴 DNA 的 DNA 聚合酶；
2、需要 RNA 或 DNA 作為引物（primer），即 DNA 聚合酶不能從頭催化；
3、催化 dNTP 加到引物的 3'-OH 末端，其速率為 1000nt/min，因而 DNA 合成的方向是 5’到 3'；
4、三種 DNA 聚合酶都屬于多功能酶，它們在 DNA 復(fù)制和修復(fù)過程的不同階段發(fā)揮作用。
二、應(yīng)用：
E.coli 的 DNA pol Ⅰ 涉及 DNA 損傷修復(fù)，在半保留復(fù)制中起輔助的作用。DNA polⅡ 在修復(fù)損傷中也具有重要的作用。DNA polⅢ 是一種多亞基的蛋白質(zhì)，在 DNA 新鏈的從頭合成中起復(fù)制酶的作用。
復(fù)制的忠實(shí)性問題會(huì)影響到翻譯的精確性，這種忠實(shí)性主要依賴于堿基的特異性配對。據(jù)估計(jì)每個(gè)堿基對將有 10-3。的概率會(huì)發(fā)生錯(cuò)配，但實(shí)際的錯(cuò)配率只有 10-8~10-10，即每 1000 個(gè)細(xì)菌復(fù)制周期中，每個(gè)基因組只產(chǎn)生一次錯(cuò)誤。DNA 多聚酶能增加互補(bǔ)堿基的特異性，該特異性主要表現(xiàn)在以下兩方面：
1、能夠檢查進(jìn)入的堿基是否和模板互補(bǔ)，這時(shí)通過一個(gè)匹配的化學(xué)特點(diǎn)加以識別，這是合成前的一種預(yù)防措施，稱為合成前（presynthetic）錯(cuò)誤控制；
2、在新的堿基加到鏈上以后，檢查堿基是否配對。若發(fā)生錯(cuò)配，將會(huì)把剛加上去的錯(cuò)誤堿基切除掉，這是校正控制（proofreading）。
細(xì)菌的三種 DNA 聚合酶都具有 3 7硝’外切活性，逆 DNA 合成方向進(jìn)行加工，提供校對功能。在鏈的延伸階段中，一個(gè)核苷酸進(jìn)人生長鏈的末端，形成鍵，該酶就向前移一個(gè)堿基對，準(zhǔn)備下一個(gè)堿基對的進(jìn)入。若一個(gè)錯(cuò)誤產(chǎn)生了，這個(gè)酶就向回退，切除最后加進(jìn)來的這個(gè)堿基，產(chǎn)生一個(gè)位點(diǎn)，然后被正確的堿基取代。
不同 DNA 多聚酶聚合和校正之間的關(guān)系是不同的。有時(shí)，這些活性是由相同的蛋白質(zhì)亞基產(chǎn)生的，但有時(shí)它們又還有不同的亞基。一個(gè)錯(cuò)誤堿基的排除實(shí)際上是十分復(fù)雜的，因?yàn)檫@種切除反應(yīng)是由不同位點(diǎn)催化的。
標(biāo)簽：
DNA聚合酶
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