真核生物复制起点的结构特征

真核生物复制起点的结构特征
真核生物复制起点的结构特征

真核生物复制起点的结构特征
一般把生物体的复制单位称为复制子（replicon）.一个复制子只含一个复制起点.
多复制子：DNA复制时,原核生物一般只有一个起始位点,而真核生物则有多个起始位点,因而在复制时呈现多复制泡,也称为多复制子.
DNA的复制主要是从固定的起始点以双向等速复制方式进行的（图2-18）.复制叉以DNA分子上某一特定顺序为起点,向两个方向等速生长前进.
拓扑异构酶I
拓扑异构酶I解开负超螺旋,并与解链酶共同作用,在复制起点处解开双链.参与解链的除一组解链酶外,还有Dna蛋白等.
DNA解链酶（DNA helicase）
DNA解链酶能通过水解ATP获得能量来解开双链DNA.
单链结合蛋白（SSB蛋白 ）
SSB蛋白的作用是保证被解链酶解开的单链在复制完成前能保持单链结构,它以四聚体形式存在于复制叉处,待单链复制后才掉下,重新循环.所以,SSB蛋白只保持单链的存在,并不能起解链的作用.
3、DNA的半不连续复制 与冈崎片段
DNA复制时,短时间内合成的约1000个核苷酸左右的小片段,称之为冈崎片段(Okazaki fragment)
DNA复制过程中至少有一条链首先合成较短的片段,然后再由连接酶连成大分子DNA.现在已知一般原核生物的冈崎片段要长些,真核生物中的要短些.进一步研究还证明,这种前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物界是有普遍性的,因而称之为双螺旋的半不连续复制.
DNA链的延伸：
DNA复制体(replisome)：在复制叉附近,形成了以两套DNA聚合酶Ⅲ全酶分子、引发体和解链酶构成的类似核糖体大小的复合体,称为DNA复制体.
4、滞后链的引发
DNA复制时,往往先由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物,再由DNA聚合酶从RNA引物3' 端开始合成新的DNA链.滞后链的引发过程往往由引发体（primosome）来完成.引发体由6种蛋白质n、n'、n''、Dna B、C和I共同组成,只有当引发前体（preprimosome）把这6种蛋白质合在一起并与引发酶（primase）进一步组装后形成引发体,才能发挥其功效.
5、链的终止
当复制叉前移,遇到20bp重复性终止子序列（Ter）时,Ter-Tus复合物能阻挡复制叉的继续前移,等到相反方向的复制叉到达后在DNA拓扑异构酶IV的作用下使复制叉解体,释放子链DNA.
6、复制的几种方式
(1)环状DNA双链的复制
环状双链DNA的复制可分为θ型、滚环型和D-环型几种类型.
(a) θ型
复制的起始点涉及到DNA双链的解旋和松开,形成两个方向相反的复制叉 .前导链DNA开始复制前,复制原点的核酸序列被转录生成短RNA链,作为起始DNA复制的引物.
(b) 滚环型（rolling circle）
这是单向复制的特殊方式.如ΦX174的双链环状DNA复制型（RF）就是以这种方式复制的.DNA的合成由对正链原点的专一性切割开始,所形成的自由5‘ 端被从双链环中置换出来并为单链DNA结合蛋白所覆盖,使其3’—OH端在DNA聚合酶的作用下不断延伸.在这个过程中,单链尾巴的延伸与双链DNA的绕轴旋转同步 .
（c） D-环型（D-loop）
这也是一种单向复制的特殊方式.这种方式首先在动物线粒体DNA的复制中被发现.双链环在固定点解开进行复制.但两条链的合成是高度不对称的,一条链上迅速合成出互补链,另一条链则成为游离的单链环（即D-环）.
（2）线性DNA双链的复制
线性DNA复制中RNA引物被切除后,留下5'端部分单链DNA,不能为DNA聚合酶所作用,使子链短于母链.T4和T7噬菌体DNA通过其末端的简并性使不同链的3'端因互补而结合,其缺口被聚合酶作用填满,再经DNA连接酶作用生成二联体.这个过程可重复进行直到生成原长20多倍的多联体,并由噬菌体DNA编码的核酸酶特异切割形成单位长度的DNA分子.
二、原核和真核生物DNA的复制特点
1、原核生物DNA的复制特点
大肠杆菌DNA聚合酶I、II和III的性质比较
原核生物的DNA聚合酶
DNA聚合酶Ⅰ：有3’→5’外切酶活性和5’→3’外切酶活性.保证DNA复制的准确性.
DNA聚合酶Ⅱ ：活性低,其3’→5’核酸外切酶活性可起校正作用.主要起修复DNA的作用.
DNA聚合酶Ⅲ：7种亚单位9个亚基.只具3’→5’外切酶活性,主导聚合酶.
Klenow fragment：用枯草杆菌蛋白酶处理大肠杆菌DNA聚合酶,获得两个片段,大片段分子量76000U,称为Klenow 片段.它保留着聚合酶和3’→5’外切酶的活性,广泛使用于DNA序列分析中.
三、真核生物DNA的复制特点
真核生物DNA复制的起始需要起始原点识别复合物（ORC）参与.
真核生物DNA复制叉的移动速度大约只有50bp/秒,还不到大肠杆菌的1/20.
真核生物的染色体在全部完成复制之前,各个起始点上DNA的复制不能再开始.