DNA 復制分子機制的研究一直是生命科學中最基本的問題之一。近日，美國國立衛(wèi)生研究院杰出研究員楊薇課題組揭示了 DNA 復制體的結構和工作原理，相關成果發(fā)表在《科學》上。
DNA 的復制由多個蛋白組成的復制體協(xié)同完成，這些蛋白包括 DNA 聚合酶、DNA 螺旋酶、引發(fā)酶和若干輔助蛋白。早在 60 年前，人們就已經(jīng)確認 DNA 是遺傳物質，并且解析出了 DNA 的雙螺旋結構。然而直到今天，復制體如何在 DNA 上組裝并協(xié)同完成復制，依然沒有明確的答案。
研究人員利用冷凍電鏡技術，研究了模式生物 T7 噬菌體的 DNA 復制機制，并獲得了第一個復制體復制 DNA 的三維結構。
在 DNA 復制過程中，雙鏈 DNA 被解旋成前導鏈和滯后鏈，分別作為復制模板，前導鏈和滯后鏈則共同形成一個被稱作 “復制叉” 的結構。
研究者發(fā)現(xiàn)，DNA 聚合酶、螺旋酶和引發(fā)酶緊密結合在 “T 形” 的復制叉周圍，形成一個多層緊密分子結構。前導鏈和滯后鏈分別被 DNA 聚合酶和 DNA 螺旋酶捕獲，兩個酶向相反的方向拉伸母鏈 DNA，協(xié)同完成母鏈 DNA 的解旋。先導鏈直接被 DNA 聚合酶復制，而滯后鏈穿過螺旋酶后，先后被滯后鏈上的引發(fā)酶和 DNA 聚合酶捕獲，作為復制模板被復制。
研究人員捕捉到復制體尤其是螺旋酶在復制過程中的多個分子構象，揭示了 DNA 復制的動態(tài)過程。這項研究是科學家第一次看到真正的復制叉。
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