DNA聚合酶有哪些特点?其作用是如何发生的?

DNA聚合酶有哪些特点?其作用是如何发生的?
DNA聚合酶有哪些特点?其作用是如何发生的?

DNA聚合酶有哪些特点?其作用是如何发生的?
DNA聚合酶太多了撒
真核细胞有5种DNA聚合酶,分别为DNA聚合酶α（定位于胞核,参与复制引发具5'－3'外切酶活性）,β（定位于核内,参与修复,具5'－3'外切酶活性）,γ（定位于线粒体,参与线粒体复制具5'－3'和3'－5'外切活性）,δ（定位核,参与复制,具有3'－5'和5'－3'外切活性）,ε（定位于核,参与损伤修复,具有3'－5'和5'－3'外切活性）.
原核细胞有3种DNA聚合酶,DNA-pol I II III都与DNA链的延长有关.DNA聚合酶I是单链多肽,可催化单链或双链DNA 的延长；DNA聚合酶II则与低分子脱氧核苷酸链的延长有关；DNA聚合酶III在细胞中存在的数目不多,是促进DNA链延长的主要酶.
纯化的DNApolⅠ由一条多肽链组成,约含1000个氨基酸残基,MW为109KD.分子含有一个二硫键和一个-SH基.通过二个酶分子上的-SH基与Hg2+结合产生二聚体,仍有活性.每个酶分子中含有一个Zn2+,在DNA聚合反应起着很重要的作用.每个大肠杆菌细胞中含有约400个分子,每个分子每分钟在37℃下能催化667个核苷酸掺入正在生长的DNA链.经过枯草杆菌蛋白酶处理后,酶分子分裂成两个片段,大片段分子量为76KD,通常称为Klenow片段,小片段的分子量为34KD.此酶的模板专一性和底物专一性均较差,它可以用人工合成的RNA作为模板,也可以用核苷酸为底物.在无模板和引物时还可以从头合成同聚物或异聚物.
DNAPolⅠ在空间结构上近似球体,直径约65A.在酶的纵轴上有一个约20A的深沟(cleft),带有正电荷,这是该酶的活性中心位置,在此位置上至少有6个结合位点:[1]模板DNA结合位点;[2]DNA生长链或引物结合位点;[3]引物末端结合位点,用以专一引物或DNA生长链的3'-OH;[4]脱氧核苷三磷酸结合位点;[5]5'→3'外切酶活性位点,用以结合生长链前方的5'-端脱氧核苷酸并切除之;[6]3'→5'外切酶活性位点,用以结合和切除生长链上未配对的3'-端核苷酸.
DNApolⅡ MW为120KD,每个细胞内约有100个酶分子,但活性只有DNApolⅠ的5%.该酶的催化特性如下：
(1)聚合作用:该酶催化DNA的聚合,但是对模板有特殊的要求.该酶的最适模板是双链DNA而中间有空隙(gap)的单链DNA部分,而且该单链空隙部分不长于100个核苷酸.对于较长的单链DNA模板区该酶的聚合活性很低.但是用单链结合蛋白(SSBP)可以提高其聚合速率,可达原来的50-100倍.
(2)该酶也具有3'→5'外切酶活性,但无5'→3'外切酶活性.
(3)该酶对作用底物的选择性较强,一般只能将2-脱氧核苷酸掺入到DNA链中.
(4)该酶不是复制的主要聚合酶,因为此酶缺陷的大肠杆菌突变株的DNA复制都正常.可能在DNA的损伤修复中该酶起到一定的作用.
DNA pol Ⅲ全酶由多种亚基组成(见下表),而且容易分解.尽管该酶在细胞内存在的数量较少,但催化脱氧核苷酸掺入DNA链的速率分别是DNA聚合酶Ⅱ的15倍和30倍.该酶对模板的要求与DNA聚合酶Ⅱ相同,最适模板也是链DNA中间有空隙的单链DNA,单链结合蛋白可以提高该酶催化单链DNA模板的DNA聚合作用.DNApolⅢ也有3'→5'和5'→3'外切酶活性,但是3'→5'外切酶活性的最适底物是单链是DNA,只产生5'-单核苷酸,不会产生二核苷酸,即每次只能从3'端开始切除一个核苷酸.5'→3'外切酶活性也要求有单链DNA为起始作用底物,但一旦开始后,便可作用于双链区.DNA聚合酶Ⅲ是细胞内DNA复制所必需的酶,缺乏该酶的温度突变株在限制温度(non permissive temperature)内是不能生长的,此种突变株的裂解液也不能合DNA,但加入DNA聚合酶Ⅲ则可以恢复其合成DNA的能力.
T4-DNA聚合酶(T4-DNApol)：近年来在枯草杆菌,鼠伤寒沙门氏杆菌等细胞及噬菌体T4、T5、T7中分离到NDA聚合酶,这里只介绍T4DNA聚合酶.T4DNA聚合酶与大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ相似,也是一条多肽链,分子量亦相近,但氨基酸组成不同,它至少含有15个半胱氨酸残基.但是,它在作用上与大肠杆菌DNApol不同;[1]它无5'→3'外切酶活性;[2]它需要一条有引物的单链DNA作模板.在有缺口的双链DNA作模板时,需要有基因32蛋白的辅助(基因32蛋白在T4DNA复制中的作用和大肠杆菌单链结合蛋白的作用相似,基因32蛋白在复制叉处和单链DNA结合后可以促进双链的进一步打开,并保持其单链状态有利于新生链的合成);它利用单链DNA为模板进,可同时利用它作为引物,即此单链DNA的3'端能环绕其本身的某一顺序形成氢键配对,3'端的未杂交部分即被T4DNA聚合酶的3'→5'外切酶活性切去,然后在其作用下从3'-OH端开始聚合,合成该模板DNA的互补链,再以互补链为模板合成原来的单链DNA.
Taq DNA 聚合酶：由一种水生栖热菌yT1株分离提取出,是发现的耐热DNA聚合酶中活性最高的一种,达200,000单位/mg.具有5'-3'外切酶活性,但不具有3'-5'外切酶活性,因而在合成中对某些单核苷酸错配没有校正功能.TaqDNA聚合酶还要具有非模板依赖性活性,可将PCR双链产物的每一条链3'加入单核苷酸尾,故可使PCR产物具有3'突出的单A核苷酸尾；另一方面,在仅有dTTP存在时,它可将平端的质粒的3'端加入单T核苷酸尾,产生3'端突出的单T核苷酸尾.应用这一特性,可实现PCR产物的T-A克隆法.
Tth DNA 聚合酶：从Thermus thermophilus HB8中提取而得,改酶在高温和MnCl2条件下,能有效地逆转录RNA；当加入Mg2+后,该酶的聚合活性大大增加,从而使cDNA合成与扩增可用一种酶催化.
还有很多生物公司因为生产需要自己研发的聚合酶,这就不再赘述了

（1）DNA聚合酶的活性，需要模拟和引物，polI主要用于DNA 的修复和RNA引物的替换。
（2）3’→5’核酸外切酶活性，具校对功能，作用于单链
（3）5’→3’核酸外切酶活性，作用于双链，被认为用于切除嘧啶二聚体和冈崎片断5’引物的切除
（4）由3’端使DNA链发生焦磷酸解
（5）无机焦磷酸盐与脱氧核糖核苷三磷酸之间的焦磷酸基交换...

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（1）DNA聚合酶的活性，需要模拟和引物，polI主要用于DNA 的修复和RNA引物的替换。
（2）3’→5’核酸外切酶活性，具校对功能，作用于单链
（3）5’→3’核酸外切酶活性，作用于双链，被认为用于切除嘧啶二聚体和冈崎片断5’引物的切除
（4）由3’端使DNA链发生焦磷酸解
（5）无机焦磷酸盐与脱氧核糖核苷三磷酸之间的焦磷酸基交换

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