第一章 4.基因組的復制

1、Institute of Genetic Engineering基因組基因組DNA復制的基本過程和共同復制的基本過程和共同特點特點原核生物原核生物DNA的復制的復制真核生物染色體真核生物染色體DNA的復制的復制某些病毒某些病毒DNA的復制的復制 線性線性DNA雙鏈的復制雙鏈的復制 環(huán)狀環(huán)狀DNA雙鏈的復制雙鏈的復制 Pol （或（或Pol ） 填補岡崎片段之間的空隙填補岡崎片段之間的空隙 DNA連接酶連接酶 封閉缺口封閉缺口 RPA 穩(wěn)定解旋后的單鏈穩(wěn)定解旋后的單鏈DNA 解旋酶解旋酶 復制叉的形成和移動必不可少復制叉的形成和移動必不可少拓撲異構酶拓撲異構酶 釋放復制叉前進時產生的扭曲應力釋放

2、復制叉前進時產生的扭曲應力RNaseHIRNaseHI和和FEN1FEN1pol / primase 真核生物每個染色體有多個起始點，是多復制子復真核生物每個染色體有多個起始點，是多復制子復制。制。復制有時序性復制有時序性，即復制子以分組方式激活而不，即復制子以分組方式激活而不是同步起動。是同步起動。 復制的起始需要復制的起始需要DNA-pol （引物酶活性）和引物酶活性）和pol （解螺旋酶活性）參與。還需拓撲酶和復制因子解螺旋酶活性）參與。還需拓撲酶和復制因子(replication factor, RF)。 增殖細胞核抗原增殖細胞核抗原(proliferation cell nuclea

3、r antigen, PCNA)在復制起始和延長中起關鍵作用。在復制起始和延長中起關鍵作用。 POLIII, b b subunitPCNA3 5 5 3 領頭鏈領頭鏈3 5 3 5 親代親代DNA隨從鏈隨從鏈引物引物核小體核小體 DNA復制與核小體裝配同步進行，復制完成后復制與核小體裝配同步進行，復制完成后隨即組合成染色體并從隨即組合成染色體并從G2期過渡到期過渡到M期期 染色體染色體DNA呈線狀，復制在末端停止。呈線狀，復制在末端停止。 復制中岡崎片段的連接，復制子之間的連接復制中岡崎片段的連接，復制子之間的連接 染色體兩端染色體兩端DNA子鏈上最后合成的子鏈上最后合成的RNA引物，引物，

4、去除后留下空隙。去除后留下空隙。真核生物線性真核生物線性DNA的復制泡的復制泡線性線性DNA末端的末端的復制復制四膜蟲端粒酶對端粒四膜蟲端粒酶對端粒DNADNA的復制的復制游仆蟲屬游仆蟲屬端粒是端粒是染色體末端染色體末端的一種的一種特殊結構特殊結構，在正常人體細胞中，在正常人體細胞中，可隨著細胞分裂而逐漸縮短可隨著細胞分裂而逐漸縮短. .端粒是端粒是細胞必需的遺傳組分細胞必需的遺傳組分，因為它能夠保護和補償染，因為它能夠保護和補償染色體末端遺傳信息的丟失，保護它不會被核酸酶識別而色體末端遺傳信息的丟失，保護它不會被核酸酶識別而免遭降解免遭降解. .但是在復制過程中，端粒也因為復制機制的缺欠或者

5、其但是在復制過程中，端粒也因為復制機制的缺欠或者其他原因會緩慢地丟失他原因會緩慢地丟失. .在新細胞中，細胞每分裂一次，染在新細胞中，細胞每分裂一次，染色體頂端的端粒就縮短一次（色體頂端的端粒就縮短一次（細胞分裂一次其端粒的細胞分裂一次其端粒的DNADNA丟失約丟失約3030200bp200bp），當端粒不能再縮短時，細胞就無法），當端粒不能再縮短時，細胞就無法繼續(xù)分裂了。繼續(xù)分裂了。復制的起始復制的起始p起始點比起始點比E.coliE.coli的的ori Cori C短短p復制單位多復制單位多p復制的起始需要復制的起始需要DNA-pol DNA-pol （引物酶活性）和（引物酶活性）和DNA

6、-polDNA-pol（解螺旋（解螺旋酶活性）酶活性）復制的延長復制的延長p復制叉及引物生成后，復制叉及引物生成后，DNA-polDNA-pol在在PCNAPCNA協(xié)同下，逐步取代協(xié)同下，逐步取代DNA-pol DNA-pol ，起主要聚合作用，起主要聚合作用p岡崎片段引物切除的是岡崎片段引物切除的是核酸酶核酸酶RNaseHIRNaseHI和和FEN1FEN1真核細胞真核細胞DNA復制復制 端粒端粒(telomere)： 真核生物染色體線性真核生物染色體線性DNA末端結構，含末端結構，含DNA串聯(lián)重復序列串聯(lián)重復序列，與染色體的穩(wěn)定有關。與染色體的穩(wěn)定有關。端粒酶端粒酶(telomerase)

7、：RNA-蛋白質復合物，所含蛋白質復合物，所含RNA與端粒的堿基序列與端粒的堿基序列部分互補。有反轉錄酶活性，防止復制時端粒的縮短。部分互補。有反轉錄酶活性，防止復制時端粒的縮短。組成組成： 端粒酶端粒酶RNA (human telomerase RNA, hTR)端粒酶協(xié)同蛋白端粒酶協(xié)同蛋白(human telomerase associated protein 1, hTP1)端粒酶逆轉錄酶端粒酶逆轉錄酶(human telomerase reverse transcriptase, hTRT) 提供提供RNA模板和催化逆轉錄的功能，是一種特殊的逆轉模板和催化逆轉錄的功能，是一種特殊的逆轉

8、錄酶錄酶5 5 3 3 3 3 5 5 5 5 3 3 3 3 5 5 真核生物染色體線性真核生物染色體線性DNA末端結構末端結構DNA鏈合成鏈合成DNA Pol IIIDNA Pol （二）環(huán)狀（二）環(huán)狀DNA雙鏈的復制雙鏈的復制 型復制型復制滾環(huán)復制滾環(huán)復制D環(huán)復制環(huán)復制-噬菌體噬菌體和和X174等噬菌體等噬菌體，以及許多，以及許多病毒病毒DNA的復制的復制、F因子因子在接合在接合(conjugation)轉移時其轉移時其DNA的復制，都采的復制，都采用滾環(huán)復制的方式。用滾環(huán)復制的方式。 D 環(huán)復制環(huán)復制又稱置換式又稱置換式線粒體線粒體和和葉綠體葉綠體DNA的復制方式的復制方式環(huán)狀環(huán)狀DN

9、A復制的兩條鏈復制的兩條鏈復制起始點不同復制起始點不同，分別啟動復制產生置，分別啟動復制產生置換環(huán)換環(huán)(displacement loop, D環(huán)環(huán)).DNA-pol 逆轉錄酶逆轉錄酶逆轉錄酶：逆轉錄酶：p依賴依賴RNA的的DNA聚聚合酶活性合酶活性pRNase H活性活性p依賴依賴DNA的的DNA聚聚合酶活性合酶活性RNA RNA 模板模板逆轉錄酶逆轉錄酶DNA-RNA DNA-RNA 雜化雙鏈雜化雙鏈RNARNA酶酶單鏈單鏈DNADNA逆轉錄酶逆轉錄酶雙鏈雙鏈DNADNA逆轉錄研究的意義逆轉錄研究的意義 for their discoveries concerning the interaction between tumour viruses and the genetic material of the cell Howard Marti