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DNA 聚合酶的特性与应用
来源于:开云体官网入口·(中国),浙江联硕生物科技有限公司 | 发布时间:2022/9/22 14:20:00

DNA 聚合酶,又称 DNA 依赖的 DNA 聚合酶(DNA—dependent DNA polymerase,DNA pol),它是以亲代 DNA 为模板,催化底物 dNTP 分子聚合形成子代 DNA 的一类酶。此酶最早是美国科学家 Arthur Komberg 于 1957 年在大肠杆菌中发现的,被称为 DNA 聚合酶 Ⅰ(DNA polymerase Ⅰ,简称polⅠ)以后陆续在其他原核生物及真核生物中找到了多种 DNA 聚合酶。这些 DNA 聚合酶的共同特征为:①具有5’→3’聚合酶活性,这就决定了 DNA 只能沿着 5’→3’方向合成;②需要引物,DNA 聚合酶不能催化 DNA 新链从头合成,只能催化 dNTP 加入核苷酸链的 3'-OH 末端。因而复制之初需要一段 DNA 引物的 3’一OH 端为起点,合成 5’→3’方向的新链。

一、特性:
DNA 聚合酶有多种,E.coli 就有三种。通常 DNA 聚合酶具有以下共同特点:
1、需要 DNA 模板,因此这类酶又称为依赖 DNA 的 DNA 聚合酶;
2、需要 RNA 或 DNA 作为引物(primer),即 DNA 聚合酶不能从头催化;
3、催化 dNTP 加到引物的 3'-OH 末端,其速率为 1000nt/min,因而 DNA 合成的方向是 5’到 3';
4、三种 DNA 聚合酶都属于多功能酶,它们在 DNA 复制和修复过程的不同阶段发挥作用。

二、应用:
E.coli 的 DNA pol Ⅰ 涉及 DNA 损伤修复,在半保留复制中起辅助的作用。DNA polⅡ 在修复损伤中也具有重要的作用。DNA polⅢ 是一种多亚基的蛋白质,在 DNA 新链的从头合成中起复制酶的作用。

复制的忠实性问题会影响到翻译的精确性,这种忠实性主要依赖于碱基的特异性配对。据估计每个碱基对将有 10-3。的概率会发生错配,但实际的错配率只有 10-8~10-10,即每 1000 个细菌复制周期中,每个基因组只产生一次错误。DNA 多聚酶能增加互补碱基的特异性,该特异性主要表现在以下两方面:
1、能够检查进入的碱基是否和模板互补,这时通过一个匹配的化学特点加以识别,这是合成前的一种预防措施,称为合成前(presynthetic)错误控制;
2、在新的碱基加到链上以后,检查碱基是否配对。若发生错配,将会把刚加上去的错误碱基切除掉,这是校正控制(proofreading)。

细菌的三种 DNA 聚合酶都具有 3 7硝’外切活性,逆 DNA 合成方向进行加工,提供校对功能。在链的延伸阶段中,一个核苷酸进人生长链的末端,形成键,该酶就向前移一个碱基对,准备下一个碱基对的进入。若一个错误产生了,这个酶就向回退,切除最后加进来的这个碱基,产生一个位点,然后被正确的碱基取代。

不同 DNA 多聚酶聚合和校正之间的关系是不同的。有时,这些活性是由相同的蛋白质亚基产生的,但有时它们又还有不同的亚基。一个错误碱基的排除实际上是十分复杂的,因为这种切除反应是由不同位点催化的。

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