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滾環複製

鎖定
滾環式複製(rolling circle replication)是噬菌體中常見的DNA複製方式。許多病毒DNA的複製質粒F因子在接合(conjugation)轉移時其DNA的複製,以及許多基因擴增時都採用這種方式。
中文名
滾環複製
外文名
rolling circle replication

滾環複製基本介紹

滾環複製 滾環複製
在以這種機制進行的複製中,親代雙鏈DNA的一條鏈在DNA複製起點處被切開,其5'端遊離出來。這樣,DNA聚合酶Ⅲ便可以將脱氧核糖核苷酸聚合在3'-OH端。當複製向前進行時,親代DNA上被切斷的5'端繼續遊離下來,並且很快被單鏈結合蛋白所結合。因為5'端從環上向下解鏈的同時伴有環狀雙鏈DNA環繞其軸不斷的旋轉,而且以3'-OH端為引物的DNA生長鏈則不斷地以另一條環狀DNA鏈為模板向前延伸,因而稱為滾環複製。由於只有一條DNA鏈是完整的,因而在DNA解鏈時不會產生拓撲學上的問題,即未解鏈的雙螺旋區不會產生超螺旋。當5'-端從環上解下來後不久,即與單鏈結合蛋白結合,以後可移動的引發體便在其上形成,以引發RNA引物的合成,然後由DNA聚合酶Ⅲ催化合成岡崎片段。這個過程與前述的DNA滯後鏈的合成一樣。最後由DNA聚合酶Ⅰ切除RNA引物,並填充間隙構成完整的DNA鏈。5'端之所以能從環上不斷解鏈,主要是由於DNA聚合酶Ⅲ及引發體構成的複製體中的螺旋酶不停的向前移動所致。在這種複製方式中,DNA的延伸可以一直進行下去,產生的DNA鏈可以是親代DNA單位長度的許多倍。這麼長的DNA鏈是如何轉變為單位長度的DNA分子的,尚不清楚。可能是由特異的內切酶切開產生單位長度的子代DNA。這些DNA可自身環繞,或保持線性分子狀態。
某些質粒進行的滾環複製與噬菌體進行的滾環複製並非完全的相同,它們至少存在以下幾點差別:
1.質粒在進行滾環複製時,正鏈和負鏈必須等量複製。
2.具有兩個複製起始區,即雙鏈起始區和單鏈起始區,它們分別起動前導鏈(正鏈)和後隨鏈(負鏈)的合成。

滾環複製過程

環狀DNA可以採取上述典型的DNA複製方式進行復制,即從複製起點開始,雙向同時進行,形成θ樣中間物,故又稱"θ"型複製,最後兩個複製方向相遇而終止複製。但有些環狀DNA採用另個一種方式,即滾環複製。例如許多病毒DNA的複製、F因子在接合(conjugation)轉移時其DNA的複製,以及許多基因擴增時都採用這種方式。
在以這種機制進行的複製中,親代雙鏈DNA的一條鏈在DNA複製起點處被切開,其5'端遊離出來。這樣,DNA聚合酶Ⅲ便可以將脱氧核糖核苷酸聚合在3'-OH端。當複製向前進行時,親代DNA上被切斷的5'端繼續遊離下來,並且很快被單鏈結合蛋白所結合。因為5'端從環上向下解鏈的同時伴有環狀雙鏈DNA環繞其軸不斷的旋轉,而且以3'-OH端為引物的DNA生長鏈則不斷地以另一條環狀DNA鏈為模板向前延伸,因而稱為滾環複製。由於只有一條DNA鏈是完整的,因而在DNA解鏈時不會產生拓撲學上的問題,即未解鏈的雙螺旋區不會產生超螺旋。當5'-端從環上解下來後不久,即與單鏈結合蛋白結合,以後可移動的引發體便在其上形成,以引發RNA引物的合成,然後由DNA聚合酶Ⅲ催化合成岡崎片段。這個過程與前述的DNA滯後鏈的合成一樣。最後由DNA聚合酶Ⅰ切除RNA引物,並填充間隙構成完整的DNA鏈。5'端所以能從環上不斷解鏈,主要是由於DNA聚合酶Ⅲ及引發體構成的複製體中的螺旋酶不停的向前移動所致。在這種複製方式中,DNA的延伸可以一直進行下去,產生的DNA鏈可以是親代DNA單位長度的許多倍。這麼長的DNA鏈是如何轉變為單位長度的DNA分子的,尚不清楚。可能是由特異的內切酶切開產生單位長度的子代DNA。這些DNA可自身環繞,或保持線性分子狀態 [1] 

滾環複製特點介紹

1、以親本鏈(+鏈)為模板合成互補的環狀負鏈,形成閉合環狀的複製形RF1;
2、以成環滾環複製產生多個子代RF;
3、以RF的負鏈為模板進行滾環複製產生多拷貝正鏈單環。
參考資料