連接酶

又稱合成酶，能催化兩個分子連接成一個分子或把一個分子的首尾相連接的酶。此反應與ATP的分解反應相偶聯。在把兩分子相連接的同時發生三磷酸腺苷（ATP）的高能磷酸鍵的斷裂如DNA連接酶等。

連接酶是酶分類中重要的一類(EC 6):6.1形成C-O鍵；6.2形成C-S鍵；6.3形成C-N鍵；6.4 形成C-C鍵。

連接酶的催化反應過程需要Mg離子

連接酶通常是包括“連接酶”這個字，就如DNA連接酶是將脱氧核糖核酸（DNA）片段連接。其他普遍的名稱包括“合成酶”，因為這些酶是用作合成新的分子，或當它們是將二氧化碳加入一個分子時則稱為“羧化酶”。

需要留意的是“合成酶”是與合酶有所分別，合成酶是會使用三磷酸腺苷（ATP），但合酶不會使用ATP且是屬於裂合酶。

連接酶在EC編號中分類為EC6，並再細分為6個子類：

DNA連接酶最早於1967年由三個實驗室同時發現，經過科學家幾十年的研究發現，目前在病毒、細菌和真核生物體內都發現了DNA連接酶，不同類型的DNA連接酶的作用機制不同。一般情況下，根據DNA連接酶催化反應所需的能量來源可以把DNA連接酶分為腺苷三磷酸（ATP）依賴型和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）依賴型，腺苷三磷酸依賴型DNA連接酶廣泛存在於真核生物、古細菌、真細菌和病毒中，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸依賴型DNA連接酶則分佈在古細菌、真細菌和病毒中。

1、T4DNA連接酶

T4DNA連接酶是目前應用比較多的病毒基因組編碼的DNA連接酶，在基因重組中廣泛使用。噬菌體類型較多，目前研究發現T4噬菌體能夠合成T4DNA連接酶，並且已經能夠從被T4嗜菌體感染的大腸桿菌中提取該酶，此外科學家也已經定位該酶的合成基因，即噬菌體T4的30基因。T4DNA連接酶具有連接黏性末端和平末端的作用，研究人員總結DNA片段的連接過程，認為整個DNA連接反應可以通過三個連續步驟來完成：

（1）ATP通過斷裂最後一個高能磷酸鍵釋放能量，同時產生的AMP和T4DNA連接酶利用ATP水解釋放的能量形成E-AMP複合物；

（2）所形成的E-AMP複合物可以識別DNA雙鏈之前被切開的切口，識別之後AMP會脱離E-AMP複合物並與DNA的5’-P基團結合；

（3）需要連接的另外一段DNA分子片段的3’-OH會攻擊第二步形成5’-P-AMP，3’-OH和磷酸基團殘基發生反應形成磷酸二酯鍵，同時釋放出一個AMP。

2、 真核生物DNA連接酶

真核生物存在3種ATP依賴型DNA連接酶——DNA連接酶Ⅰ、DNA連接酶Ⅲ和DNA連接酶Ⅳ。研究顯示，DNA連接酶Ⅰ和DNA連接酶Ⅳ廣泛分佈於真核生物中，如植物界和動物界，DNA連接酶Ⅲ則主要分佈於脊椎動物中。

目前科學家認為，在真核生物DNA複製過程中，起到連接作用的可能主要是DNA連接酶Ⅰ，DNA連接酶Ⅰ活性的調節與其氨基端有關，在其氨基端靠近活性中心有一個特定的部位，該部位可以通過磷酸化作用來調節DNA連接酶Ⅰ的活性。DNA連接酶Ⅰ的作用就是將DNA複製時複製叉處形成的不連續的後隨鏈（岡崎片段）連接起來。在此過程中DNA連接酶Ⅰ並不是單獨起作用，而是需要和多種蛋白因子密切合作共同完成。在真核生物DNA複製時，後隨鏈是由DNA聚合酶α催化合成的，DNA聚合酶α先催化合成一段引物，然後依賴DNA聚合酶δ與增殖細胞核抗原（持續複製因子），從引物開始合成DNA，然後引物通過降解出去。此外，在損傷的DNA的鹼基修復中，DNA連接酶Ⅰ也同樣起到重要的作用。首先細胞內的特異性的核酸內切酶和外切酶特異性識別損傷部位，在DNA單鏈損傷部位的附近進行剪切，切除一段DNA，然後DNA聚合酶以另一條完整的DNA鏈作為模版進行修復合成重新合成這段DNA，最後由DNA連接酶Ⅰ將缺口連接。 ^[1]