第10章DNA的生物合成(复制).ppt

半保留复制(概念) 双向复制 (复制子） 半不连续复制 DNA复制时，亲代DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全从新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致,这种复制方式称为半保留复制。 一、DNA聚合酶催化脱氧核苷酸间的聚合 全称：依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase) 简称：DNA-pol 单链DNA结合蛋白 (single stranded DNA binding protein, SSB) 在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整性。 分为三个阶段 起始 延伸 终止 ? 细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关键点。G1→S及G2→M的调节，与蛋白激酶活性有关。 ? 蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而实施调控作用。 真核生物复制起始点比E.coli的ori C短。 酵母DNA复制起始点含11bp富含AT的核心序列：A（T）TTTATA（G）TTTA（T），称为自主复制序列（ARS，autonomous replication sequence)。 把ARS克隆至基因工程载体质粒上，可以启动其它外源基因的复制。 真核生物端粒的形成： 端粒（telomere）是指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构部分，通常膨大成粒状。 端粒酶(telomerase) 端粒酶是一种RNA-蛋白质复合体，它可以其RNA为模板，通过逆转录过程对末端DNA链进行延长。 复制过程简图 前导链 后随链 原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制片段在复制的终止点(ter)处汇合。 三、复制的终止 ori ter E.coli 82 32 ori ter SV40 50 0 3、 3‘—5’ 5‘—3’ ori ter 5? 5? 5? RNA酶 OH P 5? DNA-pol Ⅰ dNTP 5? 5? P ATP ADP+Pi 5? 5? DNA连接酶 后随链上不连续性片段的连接 * * * 真核生物DNA生物合成过程 The Process of DNA Replication 第四节 真核生物复制子多、冈崎片段短、复制叉前进速度慢等； DNA复制从引发进入延伸阶段发生DNA聚合酶?/?转换； 切除冈崎片段RNA引物的是核酸酶RNAse HⅠ和FEN1等。 真核生物与原核生物DNA复制的差异： * 哺乳动物的细胞周期 DNA合成期(S期) G1 G2 S M * 真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复制。复制有时序性，即复制子以分组方式激活而不是同步起动。 一、真核生物复制的起始与原核基本相似 * 复制起始包括打开复制叉、形成引发 体和合成RNA引物,具体机制不详。 复制的起始需要DNA-pol α（引物酶活性） 和pol δ（解螺旋酶活性）参与。还需拓扑 酶和复制因子(replication factor, RF)。 增殖细胞核抗原（proliferation cell nuclear antigen，PCNA ）在复制起始和延长中起关键作用。PCNA为同源三聚体，具有与E.coli DNA 聚合酶Ⅲ的β亚基相同的功能和相似的构象，即形成闭合环形的可滑动DNA夹子，在RFC的作用下PCNA结合于引物－模板链；并且PCNA使polδ获得持续合成能力。PCNA水平也是检验细胞增殖的重要指标。 * * 拓扑异构酶，去除负超螺旋（使解旋酶容易解旋），去除复制叉前方产生的正超螺旋 TolⅠ和TolⅡ DNA双螺旋解链，参与组装引发体 DNA解旋酶 连接冈崎片段 DNA连接酶Ⅰ 核酸酶，切除RNA引物 RNAse HⅠ 核酸酶，切除RNA引物 FEN1 DNA复制，核苷酸切除修复，碱基切除修复 Pol ?/? 合成RNA-DNA引物 Pol ?/引发酶 有依赖DNA的ATPase活性，结合于引物-模板链，激活DNA聚合酶， 促使PCNA结合于引物-模板链 RFC 激活DNA聚合酶和RFC的ATPase活性 PCNA 单链DNA结合蛋白，激活DNA聚合酶，使解旋酶容易结合DNA RPA 功 能 蛋白质 真核DNA复制主要蛋白质的功能 * * DNA-pol δ和pol α分别兼有解螺旋酶和引物酶活性。在复制叉及引物生成后，DNA-pol δ通过PCNA的协同作用，逐步取代pol α，在RNA引物的3?-OH基础上连续合成前导链。后随链引物也由pol α催化合成。然后由PCNA协同，pol δ置换pol α，继续合成DNA子链。 二、真核