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1、第八节真核生物的DNA复制 在上一节中,已经从解决线形DNA复制终止问题的角度讲解了一种真核生物病毒一一腺病毒的DNA复制。本节将要讲解真核生物的复制原点,复制元和复制元族;真核生物的DNA聚合酶和引发酶;作为真核生物DNA复制模型的SV40的复制原点和大T抗原以及复制过程;真核生物染色体末端的DNA的复制F真核生物复制过程中的核小体结构。一、真核生物的复制原点,复制元和复制元族 在E.coli中,DNA复制速度大约是105bp/分,而真核细胞的DNA聚合酶活性要低得多,复制速度大约为500bp/分~500Obp/分。这样,如果按典型的哺乳动物染色体DNA(比E.coliDNA大
2、50倍)来计算,则真核DNA的复制时间就会是E.Coli的1000倍即约一个月的时间。事实上,真核生物DNA复制时间一般为几个小时。这是通过从许多复制原点同时开始并双向复制而实现的。用放射自显影方法在哺乳动物染色体上看到许多复制泡,每个复制泡都有固定的起点(复制原点),然后双向伸展,与相邻的复制泡会合。这样一段段的DNA就称为复制单元,简称复制元（replion)。复制元的大小是不均一的,从1.3万bp~90万bp不等。不同生物的复制元大小当然不会相同；就是同一种生物在不同的生长条件下,复制元的大小也不同。生长快的时候,复制元就小。例如果蝇大约有5000个复制原点,每个复制元平均大小
3、约3万bpz而在卵受精后,复制起点增加到大约5万个,仅需3分钟就可以将整个基因组复制完毕。其调节机制目前毫无所知。几个邻近的复制元可组成复制元族,每个复制元族少至两个复制元,多至250个复制元。不同的复制元族在复制起始的时间上有先有后,而同一复制元族内各复制元基本上是同步的。真核生物的复制原点的DNA序列并无固定的模式,但大多包含一个富含AT的序列,可能还有一个特异性蛋白质的结合位点。 二、真核生物的DNA聚合酶和引发酶 与真核细胞中多起点复制相应的特点是细胞中DNA的聚合酶分子数目多。在E.Coli中,只有polⅢ10个~20个分子,而一个典型的动物细胞含有DNA聚合酶α2000
4、个~60000个分子。DNA聚合酶α可能是真核生物的主要的DNA聚合酶,此外还有DNA聚合酶α和β。现将四种DNA聚合酶的性质总结于下表。大多数真核生物DNA聚合酶都只有聚合活性,而不像细菌DNA聚合酶那样除了聚合活性外还有外切酶活性。而新近发现的DNA聚合酶β不但有聚合酶活性,而且还有3'→5'外切酶活性。DNA聚合酶α与DNA引发酶结合得相当紧密,甚至在用DNA聚合酶α的抗体进行亲和层析时,这个紧密的复合物也一同被吸附;但DNA引发酶可以被50%乙二醇(ethyleneglycol)所洗脱。因此前几年人们认为DNA聚合酶α兼具引发酶的活性是不恰当的。实验表明,DNA聚合酶α和DN
5、A引发酶的复合物是复制体系所必需的。DNA聚合酶α和δ在体外都可以被一种霉菌的抗菌素aphidicolin所抑制,在体内该抗菌素则抑制细胞DNA的复制。实验表明,在细胞DNA合成期(S期),DNA聚合酶α的含量急剧增加。而对于DNA聚合酶δ,控制细胞周期的蛋白质cyclin则是它不可缺少的辅助成分(亚基?)。据此,人们推测,真核生物的DNA复制是由DNA聚合酶α和δ协同进行的。DNA聚合酶。在细胞周期中含量变化不大,可能与损伤DNA的修复有关。DNA聚合酶γ的功能主要是负责线粒体DNA的复制，而它在核内的功能还不清楚。四种DNA聚合酶的性质 DNA聚合酶αDNA聚合酶β
6、DNA聚合酶γDNA聚合酶δ位置核内核内线粒体及核内核内活性比例≈80%10%-15%2%-15%未计算分子量KDa110-1204560？aphidicolin抑制反应+--+BUPdGTP抑制反应+---DNA引发酶活性+---3′→5′外切核酸酶活性---+亚基数多亚基单亚基单亚基多亚基前面,我们介绍了真核生物的DNA聚合酶。现在,我们还必须了解真核生物DNA引发酶的性质。引发酶分子量大约5OKDa-6OKD。首先,正如上面所说,引发酶能够与DNA聚合酶α形成紧密的复合物。这种复合物不但是复制所必需的,而且与结合于复制原点的特异性蛋白质构成了复制体.系的种族特异性。例如,来自人
7、类HeLa细胞的复制体系,如果用DNA聚合酶α抗体去除体系中的DNA聚合酶α和引发酶的复合物,则复制体系的其余组分不能支持SV40复制原点在体外的复制(在大T抗原存在时)。如果加人人类HeLa细胞中的这种复合物或猴子COS细胞中的复合物,均能恢复复制能力。而加入小鼠或牛的复合物以及E.coliDNA聚合酶I或聚合酶Ⅲ全酶均不能奏效。这可能是该复合物与大T抗原之间的蛋白质-蛋白质的特异性作用有关。其次,真核生物的DNA引发酶的引物合成方式较为特别。它的作用是
