DNA聚合酶
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
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 |
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） | - | - |
| 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 | ||
| β | 滑动钳（进行性因子） | ||
| γ | 钳载复合物，有ATP酶活性，帮助装载 | ||
| δ | 钳载复合物与β亚基结合，打开钳子 | ||
| δ' | 钳载复合物，安装钳子 | ||
| χ | 钳载复合物，与SSB相互作用 | ||
| ψ | 钳载复合物，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，取而代之，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，取而代之，参与前导链的复制和DNA损伤的修复
3'-外切酶活性
分裂细胞抗原（PCNA）
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）