Science:一種新的與DNA複製相關的酶

2021-01-07 生物谷

    生物谷：美國和瑞典的科學家近日從酵母菌體內確定出一種新的酶，它有望在人類等高等生物的DNA複製過程中起著重要的作用。相關論文發表在7月6日的《科學》雜誌上。  

    進行該項研究的是美國NIH國立環境衛生科學研究所（NIEHS）的Zachary  Pursell、Thomas  A.  Kunkel以及瑞典Umeö大學的Erik  Johansson等。NIEHS主任David  A.  Schwartz表示，新的研究進一步揭示了基因組不穩定性的起源，並加深了人們對一些環境疾病的深層機制的理解。  

    研究人員通過一種新的方法證實，這種名為DNA聚合酶ε（DNA  polymerase  epsilon）的酶在酵母菌的DNA先導鏈（leading  strand）複製中起主要作用。同時，研究人員還發現，DNA聚合酶ε是影響基因組穩定性的決定因素，同時負責細胞對環境壓力導致的DNA損傷的響應。  

    1953年，沃森和克裡克等人就指出，DNA雙螺旋是由一條先導鏈和一條後隨鏈（lagging  strand）組成的。不久後，Arthur  Kornberg發現了第一類影響DNA複製過程的酶——DNA聚合酶，它們要麼負責複製先導鏈，要麼負責複製後隨鏈。進一步的研究表明，某些低等動物甚至只需要一種DNA聚合酶就能完成所有複製工作。  

    不過，在人類等高等動物中，DNA複製過程要複雜得多。一些最新的研究表明，人類基因組能夠編碼15種DNA聚合酶。科學家認為，其中的一些聚合酶主要負責基因組層面上的DNA複製，而另一些在特定情況下才會起作用，比如修復由環境因素造成的DNA損傷。  

    科學家表示，新的發現揭開了一個半個多世紀的謎團，找到了高等生物中負責最先複製先導鏈的酶。此外，Kunkel認為，新的研究方法可進一步用於確定與複製後隨鏈及修復DNA損傷相關的酶。（科學網）

原始出處:

Science 6 July 2007:
Vol. 317. no. 5834, pp. 127 - 130
DOI: 10.1126/science.1144067

Yeast DNA Polymerase Participates in Leading-Strand DNA Replication

Zachary F. Pursell,1 Isabelle Isoz,2 Else-Britt Lundström,2 Erik Johansson,2 Thomas A. Kunkel1*

Multiple DNA polymerases participate in replicating the leading and lagging strands of the eukaryotic nuclear genome. Although 50 years have passed since the first DNA polymerase was discovered, the identity of the major polymerase used for leading-strand replication is uncertain. We constructed a derivative of yeast DNA polymerase that retains high replication activity but has strongly reduced replication fidelity, particularly for thymine-deoxythymidine 5'-monophosphate (T-dTMP) but not adenine-deoxyadenosine 5'-monophosphate (A-dAMP) mismatches. Yeast strains with this DNA polymerase allele have elevated rates of T to A substitution mutations. The position and rate of these substitutions depend on the orientation of the mutational reporter and its location relative to origins of DNA replication and reveal a pattern indicating that DNA polymerase participates in leading-strand DNA replication.

1 Laboratory of Molecular Genetics and Laboratory of Structural Biology, National Institute of Environmental Health Sciences, NIH, DHHS, Research Triangle Park, NC 27709, USA.
2 Department of Medical Biochemistry and Biophysics, Umeå University, SE-901 87, Umeå, Sweden.

* To whom correspondence should be addressed. E-mail: kunkel@niehs.nih.gov

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