Page 253 - 第九版生物化学

238 第三篇遗传信息的传递

外切酶活性将错配的 A 水解下来，同时利用 5' 一3' 聚合 n:-.A pol I
酶活性补 回正确配对的 C, 复制可以继续下去，这种功
能称为校对 (proofreading) 。实 验也证明：如果是正确的 /\
配对， 3'-----+5' 外切酶活性是不表现的 。 DNA pol I 还有
5' 一3' 外切酶活性，实施切除引物 、切除突变片段的 )外切活件 聚合活忤(AdCTP
功能 。
5, 广
三、复制中 DNA 分子拓扑学变化 丁

DNA 分子的 碱基埋在双螺旋内部，只有解成单链， 3, G
才能发挥模板作用 。 Watson] 和 CrickF 在建立 DNA 双
螺旋结构模型时曾指出，生物细胞如何解开 DNA 双链 (a)
是理解复制机制的关键。目前已知，多种酶和蛋白质分
子共同完成 DNA 的解链 。 无活忖

（ 一 ）多种酶参与 D NA 解链和稳定单链状态 5, (;

3' G 勺"'' 1° " I I J ~kky,2 018

(b)

图 12-7 DNA pol I 的校对功能

(a)DNApoll 的外切酶活性切除错配碱基，
并用其聚合活性掺入正确配对的底物； (b) 碱

基配对正确， DNA pol I 并不表现外切酶活性

复制起始时，需多种酶和辅助的蛋白质因子（表

12-3) , 共同解开并理顺 DNA 双链，且维持 DNA 分子在一段时间内处于单链状态。

表 12-3 原核生物复制中参 与 DNA 解链的相关蛋白质

蛋白质（基因） 通用名 功能
辨认复制起点
DnaA(dnaA) 解旋酶 解开 DNA 双链
DnaB(dnaB) 运送和协同 DnaB
DnaC(dnaC) ? ?气一 催化 RNA 引物生成
DnaG(dnaG) 稳定已解开的单链 DNA
SSB 引物酶 解开超螺旋
单链结合蛋白 /DNA 结合蛋白
拓扑异构酶
拓扑异构酶 Il 又称促旋酶

大肠杆菌 (Escherichia coli , E. coli) 结构简单，繁殖速度快，是较早用于分子遗传学研究的模式生
物。对大肠杆菌变异株进行分析，可以阐明各种基因的功能 。 早期发现的与 DNA 复制相关的基因曾

被命名为 dnaA 、 dnaB 、 … 、 dnaX 等，分别编码 DnaA 、 DnaB 等蛋白质分子 。
DnaB 作用是利用 ATP 供能来解开 DNA 双链，为解旋酶 (helicase) 。 E.coli DNA 复制起始的 解链

是由 DnaA 、 DnaB 和 DnaC 共同起作用而发生的 。

DNA 分子只要碱基配对 ，就会有形成双链的倾 向 。 单链结合蛋白 (single stranded binding protein,
SSB) 具有结合单链 DNA 的能力，维持模板的单链稳定状态并使其免受细胞内广泛存在的核酸酶的降
解 。 SSB 作用时表现协同效应，保证 SSB 在下游区段的继续结合 。 可见，它不像聚合酶那样沿着复制
方向向前移动，而是不断地结合 、脱离。

（ 二 ） D NA 拓扑 异 构酶改变 D NA 超螺旋状态
DNA 拓扑异构 酶 ( DNA topoisomerase) 简称拓扑酶，广泛存在于原核及真核生物，分为 I 型和 II 型
两种，最近还发现了拓扑酶皿 。 原核生物拓扑异构酶 II 又称促旋酶 (gyrase) , 真核生物的拓扑酶 II 还
有几种不同亚型 。
拓扑一词，在物理学上是指物体或图像作弹性移位而保持物体原有的性质 。 DNA 双螺旋沿
轴旋绕，复制解链也沿同一轴反向旋转，复制速度快，旋转达 100 次／ 秒，会造成复制叉前方的
DNA 分子打结、缠绕、连环现象 。 DNA 在复制解链过程形成超螺旋结构的形态见图 12 - 8 。 这种
超螺旋及局部松弛等过渡状态，需要拓扑酶作用以改变 DNA 分子的拓扑构象，理顺 DNA 链结
构来配合复制进程 。

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