Page 258 - 第九版生物化学

第十二章 DNA 的合成 243
端继续延长，即可填补该空隙及连接，完成基因组 DNA 的整个复制过程 。

第四节 真核生物 DNA 复制过程

真核生物的基因组复制在细胞分裂周期的 DNA 合成期 (S 期）进行 。 细胞周期进程在体内受到

微环境中的增殖信号 、 营养条件等诸多因素影响，多种蛋白质因子和酶控制细胞进人 S 期的时机和

DNA 合成的速度 。 真核生物 DNA 合成的基本机制和特征与原核生物相似，但是由千基因组庞大及核

小体的存在，反应体系 、 反应过程和调节均更为复杂 。

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一、真核生物 DNA 复制的起始与原核生物基本相似

真核生物 DNA 分布在许多染色体上，各自进行复制 。 每个染色体有上千个复制子，复制的起点
很多 。 复制有时序性，就是说复制子以分组方式激活而不是同步启动。转录活性高的 DNA 在 S 期早
期就进行复制 。 高度重复的序列如卫星 DNA 、连接染色体双倍体的部位即中心体 (centrosome) 和线性
染色体两端即端粒 (telomere) 都是在 S 期的最后阶段才复制的 。

真核生物复制起点序列较 E. coli 的 oriC 复杂 。 酵母 DNA 复制起点含 llbp 富含 AT 的核心序列：

A(T) TITATA (G) TITA (T) , 称为自主复制序列 (autonomous replication sequence , ARS) 。 也发现比

E.coli 的 oriC 序列长的真核生物复制起点 。
真核生物复制起始也是打开双链形成复制叉 包 ，形成引发体和合成 RNA 引物 。 但详细的机制，

包括酶及各种辅助蛋白质起作用的先后顺序，尚未完全明了 。

复制的起始需要 DNA pol ex 、 pole 和 pol 8 的参与（表 12-2) 。 此外还需解旋酶，拓扑酶和复制因子
(replication factor'. RF) , 如 RFA 、 RFC 等 。

增殖细胞核抗原 (proliferation cell nuclear antigen, PCNA) 在复制起始和延长中发挥关键作用 。
PCNA 为同源三聚体，具有与 E. coli DNA pol 皿的 B 亚基相同的功能和相似的构象，即形成闭合环形

的可滑动的 DNA 夹子，在 RFC 的作用下 PCNA 结合于引物－模板链；并且 PCNA 使 pol 8 获得待续合成
的能力 。 PCNA 尚具有促进核小体生成的作用（见后） 。 PCNA 的蛋白质水平也是检验细胞增殖能力
的重要指标 。

二、真核生物 DNA 复制的延长发生 DNA 聚合酶转换

现在认为 DNApol ex 主要催化合成引物，然后迅速被具有连续合成能力的 DNA pol8 和 DNA pole

所替换，这一过程称为聚合酶转换 。 DNA pol8 负责合成后随链， DNA pole 负责合成前导链 。 真核生
物是以复制子为单位各自进行复制的，所以引物和后随链的冈崎片段都比原核生物的短 。

实验证明 ， 真核生物的冈崎片段长度大致与一个核小体 (nucleosome) 所含 DNA 碱基数 (135bp)

或其若干倍相等 。 可见后随链的合成到核小体单位之末时， DNA pol 8 会脱落， DNA pol ex 再引发下游

引物合成，引物的引发频 率是相当高的 。 pol ex 与 pol 8 之间的转换频率高， PCNA 在全过程也要多次
发挥作用 。 以上描述的实际是真核生物复制子内后随链的起始和延长交错进行的 复 制过程 。 前导链
的连续复制，亦只限于半个复制子的长度 。 当后随链延长了一个或若干个核小体的长度后，要重新合
． 成引物 。 FENl 和 RNase H 等负责去除真核复制 RNA 引物 。

真核生物 DNA 合成，就酶的催化速率而言，远比原核生物慢，估算为 50 个 dNTP/S 。 但真核生物
是多复制子复制，总体速度是不慢的 。 原核生物复制速度与其培养（营养）条件有关 。 真核生物在不
同器官组织 、 不同发育时期和不同生理状况下 ， 复制速度大不一样 。

三、真核生物 DNA 合成后立即组装成核小体 哪

复制后的 DNA 需 要重新装配 。 原有的组蛋白及新合成的组蛋白结合到复制叉后的 DNA 链上，