Science：DNA 复制体结构和工作原理首次被揭示

minsiying2 · 发表于 2019-1-29 14:40:43

DNA 复制分子机制的研究一直是生命科学中最基本的问题之一。近日，美国国立卫生研究院杰出研究员杨薇课题组揭示了 DNA 复制体的结构和工作原理，相关成果发表在《科学》上。

DNA 的复制由多个蛋白组成的复制体协同完成，这些蛋白包括 DNA 聚合酶、DNA 螺旋酶、引发酶和若干辅助蛋白。早在 60 年前，人们就已经确认 DNA 是遗传物质，并且解析出了 DNA 的双螺旋结构。然而直到今天，复制体如何在 DNA 上组装并协同完成复制，依然没有明确的答案。

研究人员利用冷冻电镜技术，研究了模式生物 T7 噬菌体的 DNA 复制机制，并获得了第一个复制体复制 DNA 的三维结构。

在 DNA 复制过程中，双链 DNA 被解旋成前导链和滞后链，分别作为复制模板，前导链和滞后链则共同形成一个被称作 “复制叉” 的结构。

研究者发现，DNA 聚合酶、螺旋酶和引发酶紧密结合在 “T 形” 的复制叉周围，形成一个多层紧密分子结构。前导链和滞后链分别被 DNA 聚合酶和 DNA 螺旋酶捕获，两个酶向相反的方向拉伸母链 DNA，协同完成母链 DNA 的解旋。先导链直接被 DNA 聚合酶复制，而滞后链穿过螺旋酶后，先后被滞后链上的引发酶和 DNA 聚合酶捕获，作为复制模板被复制。

研究人员捕捉到复制体尤其是螺旋酶在复制过程中的多个分子构象，揭示了 DNA 复制的动态过程。这项研究是科学家第一次看到真正的复制叉。