6.8: 复制体

DNA 复制是由大量蛋白复合体进行的，这些蛋白以协调的方式作用，以实现高保真 DNA 复制。 这个复合体一起被称为 DNA 复制机器或复制体。

前导链和滞后链的合成是一个高度协调的过程。 为了解释这一点，Bruce Alberts 于 1980 年提出了“长号模型”。当在亲本滞后链上合成引物时，DNA 环的形成就开始了。 该循环随着冈崎片段的合成而增长，并最终在片段合成结束时溶解。 然后 DNA 聚合酶附着到另一个引物上，并重复从环形成到塌陷的整个循环。 复制体允许所有活动作为复制机器复合体进行协调。

复制体组件

解旋酶解旋并分离双链 DNA。 这些酶在原核生物中以单六聚体环存在，在真核生物中以双六聚体环存在。 真核解旋酶依赖于额外的蛋白 Cdc45 和 GINS 来发挥作用。 单链 DNA 结合 (SSB) 蛋白可防止 DNA 链重新退火。 在原核生物中，SSB 由单个亚基组成，而在真核生物中，它们是一种异三聚体蛋白，称为复制蛋白 A (RPA)。

Primase 在 DNA 合成起始处添加 RNA 引物。 在原核生物中，引物酶以称为 DnaG 的单亚基酶形式存在，它合成约 12 个核苷酸的 RNA 引物。 在真核生物中，一种多亚基酶 DNA 聚合酶-α 引物酶可合成约 25 个核苷酸的 RNA-DNA 杂合引物。 除了聚合酶-α 之外，复制聚合酶也会延伸新合成的 DNA。 原核生物中存在单一类型的复制聚合酶 DNA 聚合酶 III，而真核生物中存在两种不同类型的复制聚合酶 Pol ε 和 Pol δ，分别用于前导链和滞后链的合成。

滑动钳蛋白使聚合酶附着在 DNA 模板上。 β-clamp 是一种同二聚体蛋白，在原核生物中充当钳子的作用。 在真核生物中，同样的任务是由增殖细胞核抗原（PCNA）（一种同源三聚体蛋白）完成的。 滑动钳蛋白的中心孔带正电，这使其能够与带负电的 DNA 磷酸盐主链发生静电相互作用。 通过钳子装载器将钳子连接到 DNA 上。 这些五聚体蛋白属于 AAA+ 类 ATP 酶。 真核夹钳装载机被称为复制因子C，而原核大肠杆菌夹钳装载机被称为γ复合体； 然而，与复制体的许多其他成分不同，钳蛋白和钳加载器被认为是进化同源物。

进行DNA复制 高度协调 多蛋白组装称为 DNA复制机制，或复制品，提高DNA效率 复制。核心组成 机械的 是解旋酶，单链 DNA结合蛋白 DNA primase，滑动夹，钳式装载器和多个DNA 聚合酶，都是 彼此关联 复制叉附近。复制性DNA聚合酶 有生产力 大约有10个核苷酸 是核苷酸的数量 可以在解离前 加到女链上 从模板链。这太低效了 复制整个基因组 在合理的时间内 框架，这个问题 在帮助下解决了 滑动钳蛋白。当ATP与 钳式装载机蛋白 他们将绑定到和 打开滑动夹，使其呈环状 结构可以 包围 引物-模板DNA复合物。一旦绑定，钳 装载机水解ATP 到ADP，造成钳位 装载机解除关联 和钳 紧紧围绕着DNA。然后DNA聚合酶结合 夹蛋白。一起滑 沿着模板DNA，束缚DNA 聚合酶链 并提高其生产率 最多1, 000个核苷酸。生产力的提高 允许DNA聚合酶 进行连续的DNA 复制领先 股。但是，在滞后 链模板，另一个DNA聚合酶执行 不连续的DNA复制 以允许的方式 DNA聚合酶 要合成的分子 领先和落后 同时绞合。这个过程是 有时描述 作为长号模型。滞后的钢绞线 及其模板 当形成绞合线时 DNA聚合酶引发 冈崎片段合成 从RNA引物。DNA环在增长 从两个方向 当解旋酶解开DNA和 滞后链被合成。当DNA聚合酶 遇到下一个RNA引物，它脱离 模板链。同时，primase添加了另一个 落后链的引物。以及不断增长的DNA 循环被释放。夹钳和夹钳 装载蛋白 允许DNA聚合酶 快速重新关联 带有引物的DNA模板。形成及后续 DNA环的崩溃 用合成重复 每个新的冈崎片段。