DNA聚合酶:修订间差异
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DNA聚合酶(DNA ploymerase),全称为依赖于DNA的DNA聚合酶(DNA-dependent DNA polymerase,DNAP)或DNA依赖的DNA聚合酶(DNA-directed DNA polymerase)。此酶催化的反应需要引物、模板,合成方向为5’→3’,也需要Mg<sup>2+</sup>的参与。 | DNA聚合酶(DNA ploymerase),全称为依赖于DNA的DNA聚合酶(DNA-dependent DNA polymerase,DNAP)或DNA依赖的DNA聚合酶(DNA-directed DNA polymerase)。此酶催化的反应需要引物、模板,合成方向为5’→3’,也需要Mg<sup>2+</sup>的参与。 | ||
== 分类 == | ==分类== | ||
===家族分类=== | |||
可根据同源性分为7类 | 可根据同源性分为7类 | ||
{| class="wikitable" | {| class="wikitable" | ||
|- | |- | ||
! 类型 !! 例子 !! 注文 | !类型!!例子!!注文 | ||
|- | |||
|A||噬菌体:T7噬菌体DNA聚合酶<br>真核生物:DNA聚合酶γ<br>细菌:DNA聚合酶I||- | |||
|- | |||
|B||真核生物:DNA聚合酶α、DNA聚合酶δ、DNA聚合酶ε<br>噬菌体:T4噬菌体DNA聚合酶、Φ29噬菌体DNA聚合酶||存在于细菌、古菌和真核中 | |||
|- | |||
|C||细菌:DNA聚合酶III||只存在于细菌中 | |||
|- | |||
|D||-||只存在于古菌中,参与DNA复制与修复 | |||
|- | |||
|X||真核生物:DNA聚合酶β、DNA聚合酶λ、DNA聚合酶μ||- | |||
|- | |||
|Y||真核生物:DNA聚合酶η、DNA聚合酶ι、DNA聚合酶κ、DNA聚合酶Rev1<br>细菌:DNA聚合酶IV、DNA聚合酶V||- | |||
|- | |||
|RT||反转录病毒:反转录酶<br />真核生物:端粒酶||专指逆转录酶 | |||
|} | |||
===性质比较=== | |||
{| class="wikitable" | |||
! rowspan="2" |家族 | |||
! rowspan="2" |例子 | |||
! colspan="3" |基因 | |||
! rowspan="2" |分子量(kDa) | |||
! rowspan="2" |3'-外切酶活性 | |||
! rowspan="2" |注文 | |||
|- | |||
!E.coli | |||
!酵母 | |||
!人 | |||
|- | |||
| rowspan="4" |A | |||
|DNA聚合酶I | |||
|''pol A'' | |||
| - | |||
| - | |||
|103 | |||
| + | |||
|5'-外切酶活性 | |||
|- | |||
|DNA聚合酶γ | |||
| - | |||
|''MIP1'' | |||
|''POLG'' | |||
|140 | |||
| + | |||
|dRP裂解酶活性 | |||
|- | |||
|DNA聚合酶θ | |||
| - | |||
| - | |||
|''POLQ'' | |||
|290 | |||
| - | |||
|ATPase、解旋酶活性 | |||
|- | |||
|DNA聚合酶υ | |||
| - | |||
| - | |||
|''POLN'' | |||
|100 | |||
| - | |||
| | |||
|- | |||
| rowspan="5" |B | |||
|DNA聚合酶II | |||
|''pol B'' | |||
| - | |||
| - | |||
|89 | |||
| + | |||
| | |||
|- | |||
|DNA聚合酶α | |||
| - | |||
|''POL1''(''CDC17'') | |||
|''POLA'' | |||
|165 | |||
| - | |||
|引物酶活性 | |||
|- | |||
|DNA聚合酶β | |||
| - | |||
|''POL3''(''CDC3'') | |||
|''POLD1'' | |||
|125 | |||
| + | |||
| | |||
|- | |||
|DNA聚合酶ε | |||
| - | |||
|''POL2'' | |||
|''POLE'' | |||
|225 | |||
| + | |||
| | |||
|- | |||
|DNA聚合酶ζ | |||
| - | |||
|''REV3'' | |||
|''POLZ'' (''REV3'') | |||
|353 | |||
| - | |||
| | |||
|- | |||
|C | |||
|DNA聚合酶III | |||
|''dna E'' | |||
| - | |||
| - | |||
|130 | |||
|分离的亚基具有活性 | |||
|见下文 | |||
|- | |||
| rowspan="5" |X | |||
|DNA聚合酶β | |||
| - | |||
| - | |||
|''POLB'' | |||
|39 | |||
| - | |||
|dRP裂解酶、AP裂解酶活性 | |||
|- | |- | ||
| | |DNA聚合酶λ | ||
| - | |||
|''POL4''(''POLX'') | |||
|''POLL'' | |||
|66 | |||
| - | |||
|dRP裂解酶、末端脱氧核苷酸转移酶活性 | |||
|- | |- | ||
| | |DNA聚合酶μ | ||
| - | |||
| - | |||
|''POLM'' | |||
|55 | |||
| - | |||
|末端脱氧核苷酸转移酶 | |||
|- | |- | ||
| | |末端脱氧核苷酸转移酶 | ||
| - | |||
| - | |||
|''TdT'' | |||
|56 | |||
| - | |||
| | |||
|- | |- | ||
| | |DNA聚合酶σ | ||
| - | |||
|''TRF4'' | |||
|''POLS''(''TRF4-1'') | |||
|60 | |||
| - | |||
| | |||
|- | |- | ||
| | | rowspan="6" |Y | ||
|DNA聚合酶IV | |||
| | |||
| - | |||
| - | |||
|40 | |||
| - | |||
| | |||
|- | |- | ||
| | |DNA聚合酶V | ||
| | |||
| - | |||
| - | |||
|46 | |||
| - | |||
| | |||
|- | |- | ||
| | |DNA聚合酶η | ||
| - | |||
|''RAD30'' | |||
|''POLH''(''RAD30A'', ''XPV'') | |||
|78 | |||
| - | |||
| | |||
|- | |||
|DNA聚合酶ι | |||
| - | |||
| - | |||
|''POLI''(''RAD30B'') | |||
|80 | |||
| - | |||
|dRP裂解酶活性 | |||
|- | |||
|DNA聚合酶κ | |||
| - | |||
| - | |||
|''POLK''(''DINB'') | |||
|76 | |||
| - | |||
| | |||
|- | |||
|DNA聚合酶Rev1 | |||
| - | |||
|''REV1'' | |||
|''REV1'' | |||
|138 | |||
| - | |||
| | |||
|} | |} | ||
== 细菌DNA聚合酶 == | <ref>Katarzyna Bebenek,Thomas A.Kunkel(2004)Advances in Protein Chemistry Volume 69, 2004, Page 138</ref> | ||
==细菌DNA聚合酶== | |||
现发现5种:I、II、III、IV、V | 现发现5种:I、II、III、IV、V | ||
=== 比较 === | ===比较=== | ||
{| class="wikitable" | {| class="wikitable" | ||
!性质 | !性质 | ||
第35行: | 第226行: | ||
|''polB''(''dinA'') | |''polB''(''dinA'') | ||
|''polC''(''dnaE'')(编码α亚基) | |''polC''(''dnaE'')(编码α亚基) | ||
| | |''din B'' | ||
| | |''umu C'' | ||
|- | |- | ||
|相对分子质量/10<sup>3</sup> | |相对分子质量/10<sup>3</sup> | ||
第63行: | 第254行: | ||
|√ | |√ | ||
|√ | |√ | ||
| | |× | ||
| | |× | ||
|- | |- | ||
|5'-外切酶活性 | |5'-外切酶活性 | ||
第70行: | 第261行: | ||
|× | |× | ||
|× | |× | ||
| | |× | ||
| | |× | ||
|- | |- | ||
|进行性/nt | |进行性/nt | ||
第93行: | 第284行: | ||
| colspan="2" |属易错DNA聚合酶,参与DNA修复合成、SOS修复中的跨损伤合成 | | colspan="2" |属易错DNA聚合酶,参与DNA修复合成、SOS修复中的跨损伤合成 | ||
|} | |} | ||
=== DNA聚合酶I === | ===DNA聚合酶I=== | ||
DNA聚合酶I于1957年首次分离,又称Kornberg酶,具有5'→3'聚合酶活性(换上正确之碱基)、5'外切酶活性(切除5'端引物)、3'外切酶活性(自我校对用)。此酶可被枯草杆菌蛋白酶和胰蛋白酶分为2部分:'''大片段'''-''Klenow片段''或称''Klenow酶'','''小结构域'''-3'外切酶活性,'''大结构域'''-5'→3'聚合酶活性;'''小片段'''-5'外切酶活性。Klenow酶的外形似右手,L-P螺旋(手指)和H-I螺(拇指)旋间有与单链DNA模板结合之位点,宽2.2nm,长3nm,适合结合B-DNA,外切酶活性位于“掌心”处。此酶用于切除3'端复制错配的碱基,并重新合成正确之配对。 | DNA聚合酶I于1957年首次分离,又称Kornberg酶,具有5'→3'聚合酶活性(换上正确之碱基)、5'外切酶活性(切除5'端引物)、3'外切酶活性(自我校对用)。此酶可被枯草杆菌蛋白酶和胰蛋白酶分为2部分:'''大片段'''-''Klenow片段''或称''Klenow酶'','''小结构域'''-3'外切酶活性,'''大结构域'''-5'→3'聚合酶活性;'''小片段'''-5'外切酶活性。Klenow酶的外形似右手,L-P螺旋(手指)和H-I螺(拇指)旋间有与单链DNA模板结合之位点,宽2.2nm,长3nm,适合结合B-DNA,外切酶活性位于“掌心”处。此酶用于切除3'端复制错配的碱基,并重新合成正确之配对。 | ||
=== DNA聚合酶II === | ===DNA聚合酶II=== | ||
DNA聚合酶II有5'→3'聚合酶活性和3'外切酶活性,无5'外切酶活性。参与DNA损伤修复。 | DNA聚合酶II有5'→3'聚合酶活性和3'外切酶活性,无5'外切酶活性。参与DNA损伤修复。 | ||
=== DNA聚合酶III === | ===DNA聚合酶III=== | ||
DNA聚合酶III有5'→3'聚合酶活性和3'外切酶活性,分属于不同亚基,无5'外切酶活性。 | DNA聚合酶III有5'→3'聚合酶活性和3'外切酶活性,分属于不同亚基,无5'外切酶活性。 | ||
{|class="wikitable" | {| class="wikitable" | ||
|+聚合酶III | |+聚合酶III | ||
! colspan=" | ! colspan="4" |亚基 | ||
!功能 | !功能 | ||
|- | |- | ||
| rowspan="4" |polIII' | | colspan="2" rowspan="4" |polIII' | ||
| rowspan="3" |核心酶 | | rowspan="3" |核心酶 | ||
|α | |α | ||
第120行: | 第311行: | ||
|将全酶装配到DNA | |将全酶装配到DNA | ||
|- | |- | ||
|滑动钳 | |||
(进行性因子) | |||
| colspan="3" |β | | colspan="3" |β | ||
| | |松散夹住DNA模板,自由地向前滑动 | ||
外径8nm,内径3.5nm | |||
|- | |- | ||
| rowspan="5" |钳载复合物 | |||
| colspan="3" |γ | | colspan="3" |γ | ||
| | |ATP酶活性,帮助装载 | ||
|- | |- | ||
| colspan="3" |δ | | colspan="3" |δ | ||
| | |与β亚基结合,打开钳子 | ||
|- | |- | ||
| colspan="3" |δ' | | colspan="3" |δ' | ||
| | |安装钳子 | ||
|- | |- | ||
| colspan="3" |χ | | colspan="3" |χ | ||
| | |与SSB相互作用 | ||
|- | |- | ||
| colspan="3" |ψ | | colspan="3" |ψ | ||
| | |与γ和χ互作 | ||
|} | |} | ||
此酶的Vmax更接近体内的实际值,酶量适中,高度进行性。该酶对温度比较敏感。全酶由3部分构成,'''核心酶'''(可催化DNA复制)、'''滑动钳'''(松散夹住DNA模板,自由地向前滑动,外径8nm,内径3.5nm)、'''钳载复合物'''(可耗ATP打开钳子)。 | 此酶的Vmax更接近体内的实际值,酶量适中,高度进行性。该酶对温度比较敏感。全酶由3部分构成,'''核心酶'''(可催化DNA复制)、'''滑动钳'''(松散夹住DNA模板,自由地向前滑动,外径8nm,内径3.5nm)、'''钳载复合物'''(可耗ATP打开钳子)。 | ||
=== DNA聚合酶IV === | ===DNA聚合酶IV=== | ||
合成任性,不按照碱基互补配对规律,为易错DNA聚合酶,参与DNA修复合成,尤其是SOS修复过程中的跨损伤合成。 | 合成任性,不按照碱基互补配对规律,为易错DNA聚合酶,参与DNA修复合成,尤其是SOS修复过程中的跨损伤合成。 | ||
=== DNA聚合酶V === | ===DNA聚合酶V=== | ||
合成任性,不按照碱基互补配对规律,为易错DNA聚合酶,参与DNA修复合成,尤其是SOS修复过程中的跨损伤合成。 | 合成任性,不按照碱基互补配对规律,为易错DNA聚合酶,参与DNA修复合成,尤其是SOS修复过程中的跨损伤合成。 | ||
== 真核DNA聚合酶 == | ==真核DNA聚合酶== | ||
=== 比较 === | ===比较=== | ||
{| class="wikitable" | {| class="wikitable" | ||
!性质 | !性质 | ||
第213行: | 第408行: | ||
|修复 | |修复 | ||
|线粒体DNA复制和修复 | |线粒体DNA复制和修复 | ||
|核DNA复制和修复 | |核DNA复制和修复 | ||
|核DNA复制和修复 | |核DNA复制和修复 | ||
|- | |- | ||
|colspan="6" |注:括号内罗马数字和字母为酵母中的DNA聚合酶 | | colspan="6" |注:括号内罗马数字和字母为酵母中的DNA聚合酶 | ||
|} | |} | ||
=== 分类 === | ===分类=== | ||
有15种真核DNA聚合酶,例如DNA聚合酶α、β、γ、δ、ε、θ、ζ、η、κ、ι、μ、λ、ψ、ξ等。前五种为较早发现的DNA聚合酶,后几种中除θ外都是随意的DNA聚合酶,无校对活性(类似DNA聚合酶IV、V),主要参与DNA修复过程中的跨损伤合成。 | 有15种真核DNA聚合酶,例如DNA聚合酶α、β、γ、δ、ε、θ、ζ、η、κ、ι、μ、λ、ψ、ξ等。前五种为较早发现的DNA聚合酶,后几种中除θ外都是随意的DNA聚合酶,无校对活性(类似DNA聚合酶IV、V),主要参与DNA修复过程中的跨损伤合成。 | ||
=== 参与核基因组DNA复制的聚合酶 === | ===参与核基因组DNA复制的聚合酶=== | ||
DNA聚合酶α:有引发酶活性,首先与复制起始区结合,先形成短的RNA引物,再合成20-30nt的DNA片段 | DNA聚合酶α:有引发酶活性,首先与复制起始区结合,先形成短的RNA引物,再合成20-30nt的DNA片段 | ||
DNA聚合酶δ:当DNA聚合酶α合成20-30nt的DNA片段之后,取代DNA聚合酶α作用,仅参与后随链之复制。 | DNA聚合酶δ:当DNA聚合酶α合成20-30nt的DNA片段之后,取代DNA聚合酶α作用,仅参与后随链之复制。 | ||
DNA聚合酶ε:当DNA聚合酶α合成20-30nt的DNA片段之后,取代DNA聚合酶α作用,参与前导链的复制和DNA损伤的修复 | DNA聚合酶ε:当DNA聚合酶α合成20-30nt的DNA片段之后,取代DNA聚合酶α作用,参与前导链的复制和DNA损伤的修复 | ||
=== 3'-外切酶活性 === | ===3'-外切酶活性=== | ||
DNA聚合酶α:无3'-外切酶活性,但DNA复制时复制蛋白A(replication protein A,RPA)会与之互作,稳定与引物末端的结合,消除其无忠实性的不利影响 | DNA聚合酶α:无3'-外切酶活性,但DNA复制时复制蛋白A(replication protein A,RPA)会与之互作,稳定与引物末端的结合,消除其无忠实性的不利影响 | ||
DNA聚合酶δ与ε:有3'-外切酶活性,有校对能力 | DNA聚合酶δ与ε:有3'-外切酶活性,有校对能力 | ||
=== 分裂细胞抗原(PCNA) === | ===分裂细胞抗原(PCNA)=== | ||
分裂细胞抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)为DNA聚合酶δ的辅助蛋白,功能相当于DNA聚合酶III的β亚基,在复制因子C(replication factor A,RFC)协助下,3个PCNA形成滑动钳,使DNA聚合酶δ之进行性大幅提升,PCNA还可协助DNA聚合酶ε与DNA模板结合,招募染色体重塑和DNA损伤修复的相关蛋白。 | 分裂细胞抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)为DNA聚合酶δ的辅助蛋白,功能相当于DNA聚合酶III的β亚基,在复制因子C(replication factor A,RFC)协助下,3个PCNA形成滑动钳,使DNA聚合酶δ之进行性大幅提升,PCNA还可协助DNA聚合酶ε与DNA模板结合,招募染色体重塑和DNA损伤修复的相关蛋白。 | ||
== 古菌DNA聚合酶 == | ==古菌DNA聚合酶== | ||
古菌有两类DNA聚合酶 | 古菌有两类DNA聚合酶 | ||
=== 古菌的B类DNA聚合酶 === | ===古菌的B类DNA聚合酶=== | ||
和真核生物的DNA聚合酶δ和ε类似,含3个PCNA亚基构成的滑动钳结构,但是是异源三聚体,内含更多的带电荷氨基酸残基,从而在极端环境下稳定其结构。 | 和真核生物的DNA聚合酶δ和ε类似,含3个PCNA亚基构成的滑动钳结构,但是是异源三聚体,内含更多的带电荷氨基酸残基,从而在极端环境下稳定其结构。 | ||
=== 古菌的D类DNA聚合酶 === | ===古菌的D类DNA聚合酶=== | ||
一般只存在于广古菌(''Euryarchaeota'')中,如极端嗜热菌(''Pyrococcus furiosus'')的''Pfu'' DNA聚合酶(用以代替缺乏3'-外切酶活性的''Taq'' DNA聚合酶用于高保真PCR) | 一般只存在于广古菌(''Euryarchaeota'')中,如极端嗜热菌(''Pyrococcus furiosus'')的''Pfu'' DNA聚合酶(用以代替缺乏3'-外切酶活性的''Taq'' DNA聚合酶用于高保真PCR) | ||
<ref>朱圣庚,徐长法.2016.生物化学(下册).4版.北京:高等教育出版社</ref><ref>杨荣武.2018.生物化学原理.3版.北京:高等教育出版社</ref> | <ref>朱圣庚,徐长法.2016.生物化学(下册).4版.北京:高等教育出版社</ref><ref>杨荣武.2018.生物化学原理.3版.北京:高等教育出版社</ref> | ||
[[Category:生物]] | |||
[[Category:分子生物学]] | |||
<references /> |
2023年5月8日 (一) 18:39的最新版本
DNA聚合酶(DNA ploymerase),全称为依赖于DNA的DNA聚合酶(DNA-dependent DNA polymerase,DNAP)或DNA依赖的DNA聚合酶(DNA-directed DNA polymerase)。此酶催化的反应需要引物、模板,合成方向为5’→3’,也需要Mg2+的参与。
分类
家族分类
可根据同源性分为7类
类型 | 例子 | 注文 |
---|---|---|
A | 噬菌体:T7噬菌体DNA聚合酶 真核生物:DNA聚合酶γ 细菌:DNA聚合酶I |
- |
B | 真核生物:DNA聚合酶α、DNA聚合酶δ、DNA聚合酶ε 噬菌体:T4噬菌体DNA聚合酶、Φ29噬菌体DNA聚合酶 |
存在于细菌、古菌和真核中 |
C | 细菌:DNA聚合酶III | 只存在于细菌中 |
D | - | 只存在于古菌中,参与DNA复制与修复 |
X | 真核生物:DNA聚合酶β、DNA聚合酶λ、DNA聚合酶μ | - |
Y | 真核生物:DNA聚合酶η、DNA聚合酶ι、DNA聚合酶κ、DNA聚合酶Rev1 细菌:DNA聚合酶IV、DNA聚合酶V |
- |
RT | 反转录病毒:反转录酶 真核生物:端粒酶 |
专指逆转录酶 |
性质比较
家族 | 例子 | 基因 | 分子量(kDa) | 3'-外切酶活性 | 注文 | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
E.coli | 酵母 | 人 | |||||
A | DNA聚合酶I | pol A | - | - | 103 | + | 5'-外切酶活性 |
DNA聚合酶γ | - | MIP1 | POLG | 140 | + | dRP裂解酶活性 | |
DNA聚合酶θ | - | - | POLQ | 290 | - | ATPase、解旋酶活性 | |
DNA聚合酶υ | - | - | POLN | 100 | - | ||
B | DNA聚合酶II | pol B | - | - | 89 | + | |
DNA聚合酶α | - | POL1(CDC17) | POLA | 165 | - | 引物酶活性 | |
DNA聚合酶β | - | POL3(CDC3) | POLD1 | 125 | + | ||
DNA聚合酶ε | - | POL2 | POLE | 225 | + | ||
DNA聚合酶ζ | - | REV3 | POLZ (REV3) | 353 | - | ||
C | DNA聚合酶III | dna E | - | - | 130 | 分离的亚基具有活性 | 见下文 |
X | DNA聚合酶β | - | - | POLB | 39 | - | dRP裂解酶、AP裂解酶活性 |
DNA聚合酶λ | - | POL4(POLX) | POLL | 66 | - | dRP裂解酶、末端脱氧核苷酸转移酶活性 | |
DNA聚合酶μ | - | - | POLM | 55 | - | 末端脱氧核苷酸转移酶 | |
末端脱氧核苷酸转移酶 | - | - | TdT | 56 | - | ||
DNA聚合酶σ | - | TRF4 | POLS(TRF4-1) | 60 | - | ||
Y | DNA聚合酶IV | - | - | 40 | - | ||
DNA聚合酶V | - | - | 46 | - | |||
DNA聚合酶η | - | RAD30 | POLH(RAD30A, XPV) | 78 | - | ||
DNA聚合酶ι | - | - | POLI(RAD30B) | 80 | - | dRP裂解酶活性 | |
DNA聚合酶κ | - | - | POLK(DINB) | 76 | - | ||
DNA聚合酶Rev1 | - | REV1 | REV1 | 138 | - |
细菌DNA聚合酶
现发现5种:I、II、III、IV、V
比较
性质 | DNA聚合酶I | DNA聚合酶II | DNA聚合酶III | DNA聚合酶IV | DNA聚合酶V |
---|---|---|---|---|---|
结构基因 | polA | polB(dinA) | polC(dnaE)(编码α亚基) | din B | umu C |
相对分子质量/103 | 103 | 90 | 130 | - | - |
分子数/细胞 | 400 | 100 | 10 | - | - |
Vmax(参入的nt·s-1) | 16-20 | 2-5 | 250-1000 | - | - |
3'-外切酶活性 | √ | √ | √ | × | × |
5'-外切酶活性 | √ | × | × | × | × |
进行性/nt | 3-200 | 10000 | 500000 | - | - |
突变体表现型 | UV敏感、硫酸二甲酯敏感 | - | DNA复制温度敏感型 | - | - |
生物功能 | DNA修复、RNA引物切除 | DNA修复 | 染色体DNA复制 | 属易错DNA聚合酶,参与DNA修复合成、SOS修复中的跨损伤合成 |
DNA聚合酶I
DNA聚合酶I于1957年首次分离,又称Kornberg酶,具有5'→3'聚合酶活性(换上正确之碱基)、5'外切酶活性(切除5'端引物)、3'外切酶活性(自我校对用)。此酶可被枯草杆菌蛋白酶和胰蛋白酶分为2部分:大片段-Klenow片段或称Klenow酶,小结构域-3'外切酶活性,大结构域-5'→3'聚合酶活性;小片段-5'外切酶活性。Klenow酶的外形似右手,L-P螺旋(手指)和H-I螺(拇指)旋间有与单链DNA模板结合之位点,宽2.2nm,长3nm,适合结合B-DNA,外切酶活性位于“掌心”处。此酶用于切除3'端复制错配的碱基,并重新合成正确之配对。
DNA聚合酶II
DNA聚合酶II有5'→3'聚合酶活性和3'外切酶活性,无5'外切酶活性。参与DNA损伤修复。
DNA聚合酶III
DNA聚合酶III有5'→3'聚合酶活性和3'外切酶活性,分属于不同亚基,无5'外切酶活性。
亚基 | 功能 | |||
---|---|---|---|---|
polIII' | 核心酶 | α | 5'→3'聚合酶活性 | |
ε | 3'-外切酶活性 | |||
θ | α和ε的装配 | |||
τ | 将全酶装配到DNA | |||
滑动钳
(进行性因子) |
β | 松散夹住DNA模板,自由地向前滑动
外径8nm,内径3.5nm | ||
钳载复合物 | γ | ATP酶活性,帮助装载 | ||
δ | 与β亚基结合,打开钳子 | |||
δ' | 安装钳子 | |||
χ | 与SSB相互作用 | |||
ψ | 与γ和χ互作 |
此酶的Vmax更接近体内的实际值,酶量适中,高度进行性。该酶对温度比较敏感。全酶由3部分构成,核心酶(可催化DNA复制)、滑动钳(松散夹住DNA模板,自由地向前滑动,外径8nm,内径3.5nm)、钳载复合物(可耗ATP打开钳子)。
DNA聚合酶IV
合成任性,不按照碱基互补配对规律,为易错DNA聚合酶,参与DNA修复合成,尤其是SOS修复过程中的跨损伤合成。
DNA聚合酶V
合成任性,不按照碱基互补配对规律,为易错DNA聚合酶,参与DNA修复合成,尤其是SOS修复过程中的跨损伤合成。
真核DNA聚合酶
比较
性质 | DNA聚合酶α(I) | DNA聚合酶β(IV) | DNA聚合酶γ(M) | DNA聚合酶δ(III) | DNA聚合酶ε(II) |
---|---|---|---|---|---|
亚细胞定位 | 细胞核 | 细胞核 | 线粒体基质 | 细胞核 | 细胞核 |
引发酶(引物合成酶)活性 | 有 | 无 | 无 | 无 | 无 |
亚基数目 | 4 | 1 | 4 | 2 | ≥4 |
内在进行性 | 中等 | 低 | 高 | 低 | 高 |
内在进行性 | 中等 | 低 | 高 | 高 | 高 |
3'-外切酶活性 | × | × | √ | √ | √ |
5'-外切酶活性 | × | × | × | × | × |
抑制剂 | 蚜肠霉素 | ddTTP | ddTTP | 蚜肠霉素 | 蚜肠霉素 |
生物功能 | 引物合成 | 修复 | 线粒体DNA复制和修复 | 核DNA复制和修复 | 核DNA复制和修复 |
注:括号内罗马数字和字母为酵母中的DNA聚合酶 |
分类
有15种真核DNA聚合酶,例如DNA聚合酶α、β、γ、δ、ε、θ、ζ、η、κ、ι、μ、λ、ψ、ξ等。前五种为较早发现的DNA聚合酶,后几种中除θ外都是随意的DNA聚合酶,无校对活性(类似DNA聚合酶IV、V),主要参与DNA修复过程中的跨损伤合成。
参与核基因组DNA复制的聚合酶
DNA聚合酶α:有引发酶活性,首先与复制起始区结合,先形成短的RNA引物,再合成20-30nt的DNA片段 DNA聚合酶δ:当DNA聚合酶α合成20-30nt的DNA片段之后,取代DNA聚合酶α作用,仅参与后随链之复制。 DNA聚合酶ε:当DNA聚合酶α合成20-30nt的DNA片段之后,取代DNA聚合酶α作用,参与前导链的复制和DNA损伤的修复
3'-外切酶活性
DNA聚合酶α:无3'-外切酶活性,但DNA复制时复制蛋白A(replication protein A,RPA)会与之互作,稳定与引物末端的结合,消除其无忠实性的不利影响 DNA聚合酶δ与ε:有3'-外切酶活性,有校对能力
分裂细胞抗原(PCNA)
分裂细胞抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)为DNA聚合酶δ的辅助蛋白,功能相当于DNA聚合酶III的β亚基,在复制因子C(replication factor A,RFC)协助下,3个PCNA形成滑动钳,使DNA聚合酶δ之进行性大幅提升,PCNA还可协助DNA聚合酶ε与DNA模板结合,招募染色体重塑和DNA损伤修复的相关蛋白。
古菌DNA聚合酶
古菌有两类DNA聚合酶
古菌的B类DNA聚合酶
和真核生物的DNA聚合酶δ和ε类似,含3个PCNA亚基构成的滑动钳结构,但是是异源三聚体,内含更多的带电荷氨基酸残基,从而在极端环境下稳定其结构。
古菌的D类DNA聚合酶
一般只存在于广古菌(Euryarchaeota)中,如极端嗜热菌(Pyrococcus furiosus)的Pfu DNA聚合酶(用以代替缺乏3'-外切酶活性的Taq DNA聚合酶用于高保真PCR)