Page 252 - 第九版生物化学

第十二章 DNA 的合成 237

表 12-2 真核生物和原核生物 DNA 聚合酶的比较 免 k k yx2 01 8

,,, E coli . ,..飞沁:-气俨? ?、 真核细胞 、峰,tT. ，＇， 功 能 岔

I 4已

]1 去除 RNA 引物，填补复制中的 DNA 空 隙， DNA 修复 和重组

III ~ 复制中的校对， DNA 修复
'Y DNA 修复

E 线粒体 DNA 合成
Ci.
前导链合成
8
引物酶 免 kkyx2018
后随链合成

DNA pola 合成引物，然后迅速被具有连续合成能力的 DNA polo 和 DNA pole 所替换，这一过程称
为聚合酶转换 (polymerase switching) 。 DNA polo 负责合成后随链， DNA pole 负责合成前导链 。 至于
高等生物中是否还有独立的解旋酶和引物酶，目前还未能确定 。 但是，在病 毒 感染培养细胞 (HeLa/
SV40) 的复制体系中，发现 SV40 病毒的 T 抗原有解旋酶活性 。 DNA pol a 催化新链延长的长度有限，
但它能催化 RNA 链的合成，因此认为它具有引物酶活性 。 DNA pol !3 复制的保真度低，可能是参与应
急修复复制的酶 。 DNA po压是线粒体 DNA 复制的酶，见本章第四节 。

二、 DNA 聚合酶的碱基选择和校读功能

DNA 复制的保真性是遗传信息稳定传代的保证 。 生物体至少有 3 种机制实现保真性：心遵守严
格的碱基配对规律；＠聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能；＠复制出错时有即时的校对功能 。

（一）复制的保真性依赖正确的碱基选择
DNA 复制保真的关键是正确的碱基配对，而碱基配对的关键又在于氢键的形成 。 G 和 C 以 3 个
氢 键 、 A 和 T 以 2 个 氢 键维持配对，错配碱基之间难以形成氢键 。 除化学结构限制外， DNA 聚合酶对
配对碱基具有选择作用 。
DNA pol 是在 DNA 链延长中起催化作用的酶 。 利用 “ 错配“实验发现， DNA pol ill 对核昔酸的掺
入 (incorporation) 具有选择功能 。 例如，用 21 聚腺昔酸 poly(dA)21 作模板，用 poly (dT) 20 作复制引
物，观察引物的 3'-0H 端连上的是否为胸昔酸 (T) 。 尽管反应体系中 4 种核昔酸都存在，第 21 位也只
会出现 T 。 若仅仅加入单一种类的 dNTP 作底物，就会＂迫使”引物在第 21 位延长中出现错配 。 用柱
层析技术可以把 DNA pol ill 各个亚基组分分离，然后再重新组合 。 如果重新组合的 DNA pol 皿不含 e
亚基复制错配频率出现较高，说明 e 亚基是执行碱基选择功能的 。
DNA 中脱氧核糖以糖昔键与碱基连接，此键有顺式 (syn) 和反式 (anti) 两种构象 (conformation) 。
在 B - DNA( 右手双螺旋）中，如果碱基是嗦呤， DNA 糖昔键总是反式，与相应的啼唗形成氢键配对 。 而
要形成嗦呤－嗦呤配对，则其中一个嗦呤必须旋转 180°, DNA pol ill 对不同构型糖昔键表现不同亲和
力，因此实现其选择功能 。
前已述及， DNA pol ill 的 10 个亚基中，以 a , e 和 0 作为核心酶并组成较大的不对称二聚体 。 核心
酶中， a 亚基有 5'-+3' 聚合酶活性， e 有 3'-+5' 核酸外切酶活性以及碱基选择功能 。 0 亚基未发现有催
化活性，可能起维系二聚体的作用 。 对各亚基功能的深入研究认为，在核昔酸聚合之前或在聚合当
时，酶就可以控制碱基的正确选择 。
（二）聚合酶中的核酸外切酶活性在复制中辨认切除错配碱基并加以校正
原核生物的 DNA pol I 、 真核生物的 DNA polo 和 DNA pole 的 3'-+5' 核酸外切酶活性都很强，可
以在复制过程中辨认并切除错配的碱基，对复制错误进行校正，此过程又称错配修复 (mismatch re-
pair) 。
以 DNA pol I 为例（图 12-7) 。 图中的模板链是 G, 新链错配成 A 而不是 C 。 DNA pol I 的 3' 一5'