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13.7:

校对

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– [男声] 在DNA复制过程中 核苷酸通常以与模板互补的序列 加入到新的链中 腺苷与胸腺嘧啶结合 胞嘧啶与鸟嘌呤结合 然而,核苷酸可能配对并不正确 比如,腺苷与胞嘧啶结合 这些错误可以被预防,或者在复制时被修复– 经过一系列由DNA聚合酶 也就是合成DNA的酶 完成的校对步骤实现 首先,DNA聚合酶对正确配对的 核苷酸有很强的吸引力 这就减少了不正确配对发生的可能性 接着,当核苷酸开始与模板配对时 DNA聚合酶会经历构型改变 使得不正确配对的核苷酸 更容易分离 让正确的核苷酸加入 然后,如果一个不正确的核苷酸设法 被添加到增长中的DNA链上 它将因结构问题 而不会与模板正确匹配 增长链的3’端不正确的配对 将导致DNA合成暂停 3’端随后将移动到 DNA聚合酶上的一个特别的核酸外切酶的位置 它将3’端到5’端方向的 核苷酸移除 在这个内切核苷酸的校对步骤中 错误配对的末端被移除,然后 被正确的核苷酸所取代

13.7:

校对

“当DNA聚合酶将核苷酸按与模板DNA链互补的顺序连接在一起时,就开始合成新的DNA分子。DNA聚合酶对正确的碱基具有更高的亲和力,以确保DNA复制的保真度。DNA聚合酶在复制过程中进一步校对,使用一个核酸外切酶域,从新生的DNA链上切断不正确的核苷酸。”

复制过程中的错误由 DNA聚合酶酶纠正

基因组DNA是在5到3的方向上合成的。每个细胞都含有许多DNA聚合酶,它们在DNA合成和纠正错误中起着不同的作用;DNA聚合酶 δ 和 ε 在复制核DNA时具有校对能力。这些聚合酶在添加到新链后读取每个碱基。如果新添加的碱基不正确,聚合酶会反转方向(从3转为5),并使用一个外核溶解结构域切断不正确的碱基。随后,将其替换为正确的底座。

DNA聚合酶外切酶域的突变与癌症有关

校对对于防止新合成的DNA发生突变很重要,但是当校对机制失效时会发生什么呢?当一个突变改变了DNA聚合酶的核酸外切酶结构域,它就失去了去除错误核苷酸的能力。因此,突变可以在整个基因组中迅速累积。这种突变与多种癌症有关。

低保真DNA聚合酶可产生突变DNA序列

改良DNA聚合酶链反应 (polymerase chain reaction-PCR) 是一种体外复制DNA特异片段的技术。当最终产品是完美的时候,高保真聚合酶被使用,一些技术,如易出错的聚合酶链反应,试图在一段DNA中故意产生突变。这些技术使用的聚合酶已经损害了校对能力。

Suggested Reading

Barbari, Stephanie R., and Polina V. Shcherbakova. "Replicative DNA polymerase defects in human cancers: Consequences, mechanisms, and implications for therapy." DNA Repair 56 (2017): 16-25. [Source]