四、DNA復(fù)制的終止階段
DNA在復(fù)制過程中，合成出的前導(dǎo)鏈為一條連續(xù)的長鏈。隨從鏈則是由合成出許多相鄰的片段，在連接酶的催化下，連接成為一條長鏈。連接作用是在連接酶催化下進(jìn)行的。
連接酶(ligase)的作用是催化相鄰的DNA片段以3′、5′－磷酸二酯鍵相連接。連接反應(yīng)中的能量來自ATP(或NAD＋)。連接酶先與ATP作用，以共價(jià)鍵相連生成E桝MP中間體。中間體即與一個(gè)DNA片段的5′－磷酸相連接形成E-AMP-5′－DNA。然后再與另一個(gè)DNA片段的3′-OHH末端作用，E和AMP脫下，兩個(gè)DNA片段以3′、5′磷酸二酯鍵相連接。隨從鏈的各個(gè)DNA片段就是這樣連接成一條DNA長鏈(圖16-14)。
圖16-14 連接酶的催化反應(yīng)
圖16－15 真核生物DNA復(fù)制叉結(jié)構(gòu)示意圖
已有研究證明大腸桿菌染色體DNA具有復(fù)制終止位點(diǎn)，此處可以結(jié)合一種特異的蛋白質(zhì)分子叫做Tus，這個(gè)蛋白質(zhì)可能是通過阻止解鏈酶(Helicase)的解鏈活性而終止復(fù)制的。詳細(xì)的機(jī)制還不完全清楚。
DNA復(fù)制完成后，靠拓?fù)涿笇NA分子引入超螺旋結(jié)構(gòu)。
五、真核生物DNA復(fù)制的特點(diǎn)：
DNA復(fù)制的研究最初是在原核生物中進(jìn)行的，有些原核生物的DNA復(fù)制已經(jīng)搞得很清楚。真核生物比原核生物復(fù)雜得多，但DNA復(fù)制的基本過程還是相似的。在這里我們主要討論一些重要的區(qū)別。
圖16－16 端粒酶催化端區(qū)TG鏈的合成
1.與原核生物不同，真核生物DNA復(fù)制有許多起始點(diǎn)，例如酵母S.cerevisiae的17號(hào)染色體約有400個(gè)起始點(diǎn)，因此，雖然真核生物DNA復(fù)制的速度(60核苷酸/每秒鐘)比原核生物DNA復(fù)制的速度(E.coli 1700核苷酸/每秒鐘)慢得多，但復(fù)制完全部基因組DNA也只要幾分鐘的時(shí)間。
2.SV40病毒DNA主要依靠宿主細(xì)胞中的DNA復(fù)制體系進(jìn)行DNA的復(fù)制，這是了解真核生物DNA復(fù)制的體外模型。在真核生物DNA復(fù)制叉處，需要兩種不同的酶。DNA聚合酶α(polα)和DNA聚合酶δ(polδ)。polα和引物酶緊密結(jié)合，在DNA模板上先合成RNA引物，再由polα延長DNA鏈，這種活性還要復(fù)制因子C參與。同時(shí)結(jié)合在引物模板上的PCNA(增殖細(xì)胞核抗原Proliferating cell nuclear antigen)此時(shí)釋放了polα，然后由polδ結(jié)合到生長鏈3′末端，并與PCNA結(jié)合，繼續(xù)合成前導(dǎo)鏈。而隨從鏈的合成靠polα緊密與引物酶結(jié)合并在復(fù)制因子C幫助下，合成崗崎片段(圖16－15)。
3.由于真核生物染色體是線性DNA，它的兩端叫做端區(qū)(telomeres)，端區(qū)是由重復(fù)的寡核苷酸序列構(gòu)成的。例如酵母的端區(qū)重復(fù)序列是5′G(1?)T(3)3′。前面講到所有生物DNA聚合酶都只能催化DNA從5′→3′的方向合成，因此當(dāng)復(fù)制叉到達(dá)線性染色體末端時(shí)，前導(dǎo)鏈可以連續(xù)合成到頭，而由于隨從鏈?zhǔn)且砸环N不連續(xù)的形式合成崗崎片段，所以不能完成線性染色體末端的復(fù)制，如果這個(gè)問題不解決，真核生物在細(xì)胞分裂時(shí)DNA復(fù)制將產(chǎn)生5′末端隱縮，使DNA縮短，近十多年的研究表明，真核生物體內(nèi)都存在一種特殊的反轉(zhuǎn)錄酶叫做端粒酶(telomerase)，它是由蛋白質(zhì)和RNA兩部分組成的，它以自身的RNA為模板，在隨從鏈模板DNA的3′桹H末端延長DNA，再以這種延長的DNA為模板，繼續(xù)合成隨從鏈(圖16－16)。
由此可見端粒酶在保證染色體復(fù)制的完整性上有重要意義。
