DNA聚合酶的特性介绍与应用
2022-09-05 来源:本站 点击次数:3512
DNA 聚合酶，又称 DNA 依赖的 DNA 聚合酶（DNA—dependent DNA polymerase，DNA pol），它是以亲代 DNA 为模板，催化底物 dNTP 分子聚合形成子代 DNA 的一类酶。此酶最早是美国科学家 Arthur Komberg 于 1957 年在大肠杆菌中发现的，被称为 DNA 聚合酶 Ⅰ（DNA polymerase Ⅰ，简称polⅠ）以后陆续在其他原核生物及真核生物中找到了多种 DNA 聚合酶。这些 DNA 聚合酶的共同特征为：①具有5’→3’聚合酶活性，这就决定了 DNA 只能沿着 5’→3’方向合成；②需要引物，DNA 聚合酶不能催化 DNA 新链从头合成，只能催化 dNTP 加入核苷酸链的 3'-OH 末端。因而复制之初需要一段 DNA 引物的 3’一OH 端为起点，合成 5’→3’方向的新链。
一、特性：
DNA 聚合酶有多种，E.coli 就有三种。通常 DNA 聚合酶具有以下共同特点：
1、需要 DNA 模板，因此这类酶又称为依赖 DNA 的 DNA 聚合酶；
2、需要 RNA 或 DNA 作为引物（primer），即 DNA 聚合酶不能从头催化；
3、催化 dNTP 加到引物的 3'-OH 末端，其速率为 1000nt/min，因而 DNA 合成的方向是 5’到 3'；
4、三种 DNA 聚合酶都属于多功能酶，它们在 DNA 复制和修复过程的不同阶段发挥作用。
二、应用：
E.coli 的 DNA pol Ⅰ 涉及 DNA 损伤修复，在半保留复制中起辅助的作用。DNA polⅡ 在修复损伤中也具有重要的作用。DNA polⅢ 是一种多亚基的蛋白质，在 DNA 新链的从头合成中起复制酶的作用。
复制的忠实性问题会影响到翻译的精确性，这种忠实性主要依赖于碱基的特异性配对。据估计每个碱基对将有 10-3。的概率会发生错配，但实际的错配率只有 10-8~10-10，即每 1000 个细菌复制周期中，每个基因组只产生一次错误。DNA 多聚酶能增加互补碱基的特异性，该特异性主要表现在以下两方面：
1、能够检查进入的碱基是否和模板互补，这时通过一个匹配的化学特点加以识别，这是合成前的一种预防措施，称为合成前（presynthetic）错误控制；
2、在新的碱基加到链上以后，检查碱基是否配对。若发生错配，将会把刚加上去的错误碱基切除掉，这是校正控制（proofreading）。
细菌的三种 DNA 聚合酶都具有 3 7硝’外切活性，逆 DNA 合成方向进行加工，提供校对功能。在链的延伸阶段中，一个核苷酸进人生长链的末端，形成键，该酶就向前移一个碱基对，准备下一个碱基对的进入。若一个错误产生了，这个酶就向回退，切除最后加进来的这个碱基，产生一个位点，然后被正确的碱基取代。
不同 DNA 多聚酶聚合和校正之间的关系是不同的。有时，这些活性是由相同的蛋白质亚基产生的，但有时它们又还有不同的亚基。一个错误碱基的排除实际上是十分复杂的，因为这种切除反应是由不同位点催化的。
一、特性：
DNA 聚合酶有多种，E.coli 就有三种。通常 DNA 聚合酶具有以下共同特点：
1、需要 DNA 模板，因此这类酶又称为依赖 DNA 的 DNA 聚合酶；
2、需要 RNA 或 DNA 作为引物（primer），即 DNA 聚合酶不能从头催化；
3、催化 dNTP 加到引物的 3'-OH 末端，其速率为 1000nt/min，因而 DNA 合成的方向是 5’到 3'；
4、三种 DNA 聚合酶都属于多功能酶，它们在 DNA 复制和修复过程的不同阶段发挥作用。
二、应用：
E.coli 的 DNA pol Ⅰ 涉及 DNA 损伤修复，在半保留复制中起辅助的作用。DNA polⅡ 在修复损伤中也具有重要的作用。DNA polⅢ 是一种多亚基的蛋白质，在 DNA 新链的从头合成中起复制酶的作用。
复制的忠实性问题会影响到翻译的精确性，这种忠实性主要依赖于碱基的特异性配对。据估计每个碱基对将有 10-3。的概率会发生错配，但实际的错配率只有 10-8~10-10，即每 1000 个细菌复制周期中，每个基因组只产生一次错误。DNA 多聚酶能增加互补碱基的特异性，该特异性主要表现在以下两方面：
1、能够检查进入的碱基是否和模板互补，这时通过一个匹配的化学特点加以识别，这是合成前的一种预防措施，称为合成前（presynthetic）错误控制；
2、在新的碱基加到链上以后，检查碱基是否配对。若发生错配，将会把刚加上去的错误碱基切除掉，这是校正控制（proofreading）。
细菌的三种 DNA 聚合酶都具有 3 7硝’外切活性，逆 DNA 合成方向进行加工，提供校对功能。在链的延伸阶段中，一个核苷酸进人生长链的末端，形成键，该酶就向前移一个碱基对，准备下一个碱基对的进入。若一个错误产生了，这个酶就向回退，切除最后加进来的这个碱基，产生一个位点，然后被正确的碱基取代。
不同 DNA 多聚酶聚合和校正之间的关系是不同的。有时，这些活性是由相同的蛋白质亚基产生的，但有时它们又还有不同的亚基。一个错误碱基的排除实际上是十分复杂的，因为这种切除反应是由不同位点催化的。
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