贾棋 樊秦凯 侯文清 杨晨光 王利邦王浩 徐春华 李明 陆颖†

1) (中国科学院物理研究所, 北京 100190)

2) (中国科学院大学, 北京 100049)

DNA聚合酶是执行DNA复制和修复的重要蛋白, 由于其只能从5′向3′方向聚合, 所以在聚合双链DNA时会有两种模式: 其一是先打开DNA双链, 让其暴露出3′-5′方向的模板链(先导链), 然后沿着这条链复制出新链以此置换旧链, 这就是链置换的合成.另一种是沿着已经置换出的5′-3′方向的模板链(滞后链)进行延伸合成.T7噬菌体作为常被研究的模式生物, 其DNA聚合酶gp5在复制过程中既会参与链置换也会参与延伸合成, 已有的研究报道gp5自身独立链置换的能力很弱, 其与T7解旋酶gp4耦合形成复制体后可以发生快速且持续的链置换, 这一现象的分子机制尚待厘清.本文通过单分子荧光共振能量转移(smFRET)的方法对gp5聚合过程的动力学进行了研究, 发现gp5在没有外力帮助下时会进入链置换-外切的循环, 导致聚合难以延伸, 调控这一循环的关键则是DNA双链退火压力.进一步的实验表明gp5和gp4形成复制体后,gp4辅助gp5克服了退火压力从而聚合可以延伸.

1 引 言

DNA复制过程中解旋酶和聚合酶会形成一个复制体先解开DNA双链让其形成3′-5′方向先导链和5′-3′方向滞后链.在先导链上聚合酶聚合的方向和打开DNA的方向是一致的, 所以会连续复制并且会置换出滞后链, 这种复制又被称为链置换.而滞后链上聚合酶聚合的方向与打开DNA的方向相反, 只能打开一段再合成一段导致其合成是不……