科學網—DNA複製體結構和工作原理首次被揭示

2021-01-07 科學網

 

本報訊（記者李晨陽）DNA複製分子機制的研究一直是生命科學中最基本的問題之一。近日，美國國立衛生研究院傑出研究員楊薇課題組揭示了DNA複製體的結構和工作原理，相關成果發表在《科學》上。

DNA的複製由多個蛋白組成的複製體協同完成，這些蛋白包括DNA聚合酶、DNA螺旋酶、引發酶和若干輔助蛋白。早在60年前，人們就已經確認DNA是遺傳物質，並且解析出了DNA的雙螺旋結構。然而直到今天，複製體如何在DNA上組裝並協同完成複製，依然沒有明確的答案。

研究人員利用冷凍電鏡技術，研究了模式生物T7噬菌體的DNA複製機制，並獲得了第一個複製體複製DNA的三維結構。

在DNA複製過程中，雙鏈DNA被解旋成前導鏈和滯後鏈，分別作為複製模板，前導鏈和滯後鏈則共同形成一個被稱作「複製叉」的結構。

研究者發現，DNA聚合酶、螺旋酶和引發酶緊密結合在「T形」的複製叉周圍，形成一個多層緊密分子結構。前導鏈和滯後鏈分別被DNA聚合酶和DNA螺旋酶捕獲，兩個酶向相反的方向拉伸母鏈DNA，協同完成母鏈DNA的解旋。先導鏈直接被DNA聚合酶複製，而滯後鏈穿過螺旋酶後，先後被滯後鏈上的引發酶和DNA聚合酶捕獲，作為複製模板被複製。

研究人員捕捉到複製體尤其是螺旋酶在複製過程中的多個分子構象，揭示了DNA複製的動態過程。這項研究是科學家第一次看到真正的複製叉。

相關論文信息：DOI:10.1126/science.aav7003

《中國科學報》 (2019-01-28 第1版 要聞)

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