Page 251 - 第九版生物化学

236 第三篇遗传信息的传递

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图 12 -5 复制过程中脱氧核苦酸的聚合

DNA 双螺旋模型确立后的又一重大发现 。 当时将此酶称为复制酶 (replicase) 。 在发现其他种类的

DNA pol 后， Kornberg A 发现的 DNA 聚合酶被称为 DNA pol I 。

(—)原核生物至少有 5 种 DNA 聚合酶

大肠杆菌经人工处理和筛选，可培育出基因变异菌株 。 DNA pol I 基因缺陷的菌株，经实验证明

照样可进行 DNA 复制 。 DNA pol I 由 polA 编码，主要在 DNA 损伤修复中发挥作用，在半保留复制中

起到辅助作用 。 从变异菌株中相继提取到的其他 DNA pol 被分别称为 DNA pol II 和 DNA pol ill 。

DNA pol II 由 polB 编码，当复制过程被损伤的 DNA 阻碍时重新启动复制叉 。 这 三 种聚合酶都有 5' -

3' 延长脱氧核昔酸链的聚合活性及 3'--+5' 核酸外切酶活性 。 DNA polN 和 DNA pol V 分别由 dinB 和

umu'2C 编码，属于跨损伤合成 DNA 聚合酶 。

DNA pol 皿由 polC 编码，聚合反应比活性远高于 pol I , 每分钟可催化多至 105 次聚合反应，因此

DNA pol 皿 是原核生物复制延长中真正起催化作

用的酶 。 DNA pol lII 是由 10 种 (17 个）亚基组成的 前导链的合成

不对称异聚合体（图 12-6) , 由 2 个核心酶 (core en-

zyme) 通过 1 对 B 亚基构成的滑动夹 (sliding

clamp) 与 -y-复合物 (-y - complex 汃即夹子加载复合

体 (clamp-loading complex) 连接组成 。 核心酶由 a 、

C 、 0 亚基共同组成，主要作用是合成 DNA, 有 5' --+

3' 聚合活性； e 亚基是复制的保真性所必需； B 亚基

发挥夹稳 DNA 模板链，并使酶沿模板滑动的作用 ； 图 12-6 E. Coli DNA pol III 全酶的分子结构
其余的 7 个亚基统称 -y-复合物，包括平 8 、 8' 、 申 、 X

和两个 T, 有促进滑动夹加载、全酶组装至模板 上 及增强核心酶活性的作用 。

DNA pol I 的二级结构以 a-螺旋为主，只能催化延长约 20 个核昔酸左右，说明它不是复制延长过

程中起主要作用的酶 。 DNA pol I 在活细胞内的功能主要是对复制中的错误进行校对，对复制和修复

中出现的空隙进行填补 。

用特异的蛋白酶可以将 DNA pol I 水解为 2 个片段，小片段共 323 个氨基酸残基，有 5'--.3' 核酸

外切酶活性 。 大片段共 604 个氨基酸残基，被称为 Klenow 片段，具有 DNA 聚合酶活性和 3'--.5' 核酸

外切酶活性 。 Klenow 片段是实验室合成 DNA 和进行分子生物学研究常用的工具酶 。

DNA pol II 基因发生突变，细菌依然能存活，推想它是在 pol I 和 pol 皿缺失情况下暂时起作用的

酶 。 DNA pol II 对模板的特异性不高，即使在 已 发生损伤的 DNA 模板上，它也能催化核昔酸聚合 。 因

此认为，它参与 DNA 损伤的应急状态修复。

（二）常见的真核细胞 DNA 聚合酶有 5 种

真核细胞的 DNA 聚合酶至少 15 种 ，常 见的 有 5 种 ，它们在功能上与原核细胞的比较见表

生 化 12 -2 。