分子中文課件-第7周第七

分子生物學(xué)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院第8

章DNA

的本章內(nèi)容DNA

的化學(xué)基礎(chǔ)DNA

聚合酶的作用機(jī)制叉DNA

聚合酶的特化叉上的DNA

合成DNA

的起始結(jié)合和解旋結(jié)束8.結(jié)束子代DNA

分子的分離需要拓?fù)洚悩?gòu)酶II環(huán)形

DNA

后產(chǎn)生的子代DNA

分子保持鉸鏈連接DNA

拓?fù)洚悩?gòu)酶II

能有效將其分開(kāi)拓?fù)洚悩?gòu)酶II對(duì)于真核生物大的子代的分離也很重要拓?fù)洚悩?gòu)酶II

催化產(chǎn)物的解環(huán)拓?fù)洚悩?gòu)酶II不能后隨鏈的線性的最末端末端

問(wèn)題DNA帶來(lái)線性起始需要RNA

引物末端

問(wèn)題片段RNA

引物的去除最后一段使的末端產(chǎn)生一段沒(méi)有

的單鏈DNA每一輪DNA

都將使兩條子代DNA

分子中的一條被截短最終導(dǎo)致

末端的丟失當(dāng)后隨鏈

機(jī)器到達(dá)末端時(shí)，在某一點(diǎn)，引物酶將沒(méi)有足夠的空間去

新的RNA引物這導(dǎo)致

的不完整和后隨鏈DNA

產(chǎn)物上3’端形成一小段單鏈DNA當(dāng)此DNA

產(chǎn)物在下一輪被的時(shí)候，兩個(gè)產(chǎn)物之間的一個(gè)將變短。在上一輪沒(méi)被的區(qū)域?qū)⒈粊G失線性末端問(wèn)題解決線性DNA

末端問(wèn)題的方法（1）作為每個(gè)用蛋白質(zhì)代替RNA末端最后一個(gè)

片段的引物“引物蛋白”與DNA

聚合酶和后隨鏈模板結(jié)合并用一個(gè)氨基酸來(lái)提供

-OH以代替正常情況下RNA

引物提供的3’-OH通過(guò)與最后的后隨鏈配對(duì)

引物蛋白最終與

5’端形成共價(jià)末端連接有這種引物蛋白的情況存在于某些細(xì)菌的線性某些細(xì)菌

和動(dòng)物末端的線性

末端蛋白質(zhì)引物是解決末端問(wèn)題的一個(gè)辦法解決線性DNA

末端

問(wèn)題的方法（2）端粒與端粒酶多數(shù)真核細(xì)胞使用的方法真核生物

的末端稱為端粒它們通常由首尾相接的富含TG的重復(fù)DNA

序列構(gòu)成其3’端延伸于5’端之外形成單鏈DNA這種特殊結(jié)構(gòu)作為新的與其他任何起始位點(diǎn)的起始位點(diǎn)起始不同該位點(diǎn)招募特殊的DNA

聚合酶

---端粒酶端粒酶是一種新型的DNA

聚合酶它不需要外源模板端粒酶組成：RNA

和蛋白質(zhì)功能：延伸DNA

底物的

3’

端，

新的單鏈DNA特點(diǎn)：不需外源模板，利用其RNA

成分作為模板將端粒序列添加到

末端的3’

端結(jié)果：新

的DNA

是單鏈DNATER:端粒酶RNA端粒酶的RNA組成部分不同生物大小不同：150-1300

堿基此RNA

序列含有1.5拷貝的完整端粒序列能與端粒3’端的單鏈DNA

退火退火發(fā)生的方式是RNA

模板的一部分保持單鏈形成可被端粒酶作用的引物-模板接頭端粒酶的一個(gè)蛋白亞基是一種DNA

聚合酶將RNA

逆轉(zhuǎn)錄成DNA端粒酶

DNA

至TER

的末端此時(shí)，RNA

模板與DNA

產(chǎn)物解鏈再次與端粒上的最后4個(gè)核苷酸退火，然后重復(fù)此過(guò)程TERT:端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶端粒酶是如何作用的?端粒酶

端粒端粒酶用其RNA

為模板延伸3’突出的單鏈末端端粒酶進(jìn)行的端粒延伸端粒酶通過(guò)3’端解決末端問(wèn)題延伸的3’端作為新后隨鏈機(jī)器修復(fù)解決了5’末端片段的模板片段問(wèn)題延伸的3’

端作為新

片段的模板端粒酶延伸端粒的3’端修復(fù)片段端粒延伸（3’端仍有單鏈延伸）由于端粒DNA

的重復(fù)性及非蛋白編碼性細(xì)胞可以允許不同長(zhǎng)度的端粒存在端粒結(jié)合蛋白調(diào)節(jié)端粒酶活性和端粒長(zhǎng)度理論上端粒酶可以無(wú)限地延長(zhǎng)端粒結(jié)合于端粒雙鏈區(qū)的蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)端粒的長(zhǎng)度這些蛋白是端粒酶活性的弱抑制劑隨著端粒延長(zhǎng)抑制增強(qiáng)負(fù)反饋機(jī)制維持端粒在所有

末端相同長(zhǎng)度端粒結(jié)合蛋白調(diào)節(jié)端粒酶活性和端粒長(zhǎng)度端粒相對(duì)較短時(shí)，少量端粒結(jié)合蛋白結(jié)合并對(duì)端粒酶有較弱抑制作用，端粒酶可以延伸端粒的3’末端端粒相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)，大量端粒結(jié)合蛋白結(jié)合到端粒上，抑制端粒酶的活性，端粒3’末端繼續(xù)延伸延伸的端粒結(jié)合蛋白結(jié)合更強(qiáng)的抑制延伸終止端粒結(jié)合蛋白保護(hù)末端DNA

末端是雙鏈斷裂的標(biāo)記是DNA

修復(fù)機(jī)器的靶位點(diǎn)端粒必須被保護(hù)端粒結(jié)合蛋白將端粒與其他DNA

末端區(qū)分開(kāi)保護(hù)端粒人類端粒形成T-loop

結(jié)構(gòu)保護(hù)端粒T-loop

結(jié)構(gòu)與端粒長(zhǎng)度的控制有關(guān)端粒越短越難形成T-loop

結(jié)構(gòu)3’

端越易接近，延伸越易發(fā)生（a）人類細(xì)胞中分離到的端粒的電鏡圖DNA末端環(huán)包括端粒末端的單鏈DNA，即文中提到的T-loop圖中右上角的DNA末端與

剩余部分結(jié)合（b）T-loop

形成機(jī)制端粒折疊使端粒末端的單鏈DNA

接近端粒的雙鏈DNA

重復(fù)區(qū)一旦單鏈DNA

恰當(dāng)定位，其侵入雙鏈DNA

重復(fù)序列置換雙鏈DNA

另一條鏈與互補(bǔ)鏈形成螺旋端粒酶與其他DNA

聚合酶比較獨(dú)特性含RNA

組分不需要外源模板可以使用完全的單鏈DNA

為底物能將DNA

產(chǎn)物上的RNA

解鏈以保證單鏈DNA的多次重復(fù)---具有RNA?DNA

解旋酶活性相似性需要模板指導(dǎo)核苷酸的添加只能從DNA

的3’

端進(jìn)行延伸需要相同的核苷酸前體具有延