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DNA复制体结构和工作原理首次被揭示

发布时间:2019-02-22

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。

(信息来源:中国科学报)