DNA雙鏈退火壓力對DNA聚合酶gp5鏈置換的調控*

賈棋 樊秦凱 侯文清 楊晨光 王利邦王浩 徐春華 李明 陸穎?

1) (中國科學院物理研究所, 北京 100190)

2) (中國科學院大學, 北京 100049)

DNA聚合酶是執行DNA復制和修復的重要蛋白, 由于其只能從5′向3′方向聚合, 所以在聚合雙鏈DNA時會有兩種模式: 其一是先打開DNA雙鏈, 讓其暴露出3′-5′方向的模板鏈(先導鏈), 然后沿著這條鏈復制出新鏈以此置換舊鏈, 這就是鏈置換的合成.另一種是沿著已經置換出的5′-3′方向的模板鏈(滯后鏈)進行延伸合成.T7噬菌體作為常被研究的模式生物, 其DNA聚合酶gp5在復制過程中既會參與鏈置換也會參與延伸合成, 已有的研究報道gp5自身獨立鏈置換的能力很弱, 其與T7解旋酶gp4耦合形成復制體后可以發生快速且持續的鏈置換, 這一現象的分子機制尚待厘清.本文通過單分子熒光共振能量轉移(smFRET)的方法對gp5聚合過程的動力學進行了研究, 發現gp5在沒有外力幫助下時會進入鏈置換-外切的循環, 導致聚合難以延伸, 調控這一循環的關鍵則是DNA雙鏈退火壓力.進一步的實驗表明gp5和gp4形成復制體后,gp4輔助gp5克服了退火壓力從而聚合可以延伸.

1 引 言

DNA復制過程中解旋酶和聚合酶會形成一個復制體先解開DNA雙鏈讓其形成3′-5′方向先導鏈和5′-3′方向滯后鏈.在先導鏈上聚合酶聚合的方向和打開DNA的方向是一致的, 所以會連續復制并且會置換出滯后鏈, 這種復制又被稱為鏈置換.而滯后鏈上聚合酶聚合的方向與打開DNA的方向相反, 只能打開一段再合成一段導致其合成是不……