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深入解析DNA聚合酶的全酶組裝
美國賓州州立大學(xué)的科學(xué)家們闡明了人類DNA復(fù)制過程中的關(guān)鍵一步，解析了其中的詳細(xì)機(jī)制，文章發(fā)表在四月二日的eLife雜志上。eLife雜志由PNAS前主編Randy Schekman籌辦，是一個*的開放性期刊。生物通 www.ebiotrade.com
在人類及其他生物的DNA復(fù)制過程中，需要向DNA裝載一個被稱為滑鉗（sliding clamp）的分子結(jié)構(gòu)。不過，此前人們對DNA復(fù)制中的這一關(guān)鍵步驟還并不了解。賓州州立大學(xué)的博后Mark Hedglin解釋道，滑鉗是一個套在DNA鏈上的環(huán)形蛋白。這種蛋白負(fù)責(zé)錨定DNA聚合酶，以確保遺傳物質(zhì)的有效復(fù)制。“在沒有滑鉗的情況下，聚合酶一次只能復(fù)制少量堿基。而滑鉗可以幫助聚合酶復(fù)制數(shù)以千計的堿基，直到聚合酶被移除，”Hedglin說。
滑鉗是閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)，需要另一個蛋白來控制它的開合，該蛋白就是滑鉗裝載蛋白（clamp loader）。在滑鉗裝載蛋白的幫助下，滑鉗在DNA復(fù)制時才能夠正確裝載和卸載。“人們一直不了解，滑鉗和滑鉗裝載蛋白的相互作用機(jī)制，以及滑鉗裝載和卸載的時機(jī)，”Hedglin說。“聚合酶和滑鉗裝載蛋白無法同時結(jié)合滑鉗，因此我們認(rèn)為，應(yīng)該是滑鉗裝載蛋白先裝載滑鉗，然后在DNA復(fù)制時解離。當(dāng)聚合酶從DNA上離開后，滑鉗裝載蛋白會再回來卸載滑鉗。”
為了檢驗這一理論，研究團(tuán)隊采用了熒光共振能量轉(zhuǎn)移FRET技術(shù)，通過給人類蛋白和DNA片段添加熒光標(biāo)簽，來監(jiān)控二者的相互作用。“通過這些標(biāo)簽，我們觀察了全酶的形成過程。全酶包括酶本身和一些優(yōu)化酶活性的輔助因子，在這里全酶是指DNA復(fù)制時的聚合酶活性形式，”Hedglin說。“研究顯示，在沒有聚合酶時，滑鉗裝載蛋白會快速將結(jié)合到DNA模板上的滑鉗移除。而當(dāng)聚合酶存在時，聚合酶會與滑鉗結(jié)合，滑鉗裝載蛋白從DNA鏈上解離。”生物通 www.ebiotrade.com
研究人員還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滑鉗和滑鉗裝載蛋白都在DNA上時，二者之間并沒有緊密結(jié)合。此時，滑鉗裝載蛋白將滑鉗釋放到DNA上，給聚合酶讓出結(jié)合空間，以完成全酶組裝。隨后，滑鉗裝載蛋白就會解離下來。“研究顯示，人體內(nèi)的DNA聚合酶全酶只包括滑鉗和聚合酶，不包括滑鉗裝載蛋白。在聚合酶結(jié)合滑鉗之后，滑鉗裝載蛋白就會離開，”Hedglin補(bǔ)充道。
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