冈崎片段.ppt

端粒和端粒酶
端粒
1941年美籍印度人麦克林托克（McClintock） 就提出了端粒(telomere)的假说，认为染色体 末端必然存在一种特殊结构——端粒。现在 已知染色体端粒的作用至少有二：①保护染 色体末端免受损伤，使染色体保持稳定；② 与核纤层相连，使染色体得以定位。
端粒酶
在正常体细胞中普遍存在着染色体酶复制一次端粒就短一次 的现象。一旦端粒缩短到某一阈限长度时，他们就会发出一 个警报，指令细胞进入衰老；或许是当细胞判断出它们的染 色体已变得太短了，于是分裂也就停止了，造成正常体细胞 寿命有一定界限。但是在癌细胞中染色体端粒却一直维持在 一定长度上，这是为什么？这是因为DNA复制后，把染色体 末端短缺部分补上需要端粒酶，这是一种含有RNA的酶，它 既解决了模板，又解决了引物的问题。在生殖细胞和85%癌 细胞中都测出了端粒酶具有活性，但是在正常体细胞中却无 活性，20世纪90年代中期，Blackburn首次在原生动物中克 隆出端粒酶基因。
（三）DNA复制过程
1．DNA双螺旋的解旋 （1） ssbDNA蛋白（单链DNA结合蛋白）
DNA在复制时，其双链首先解开，形成复制叉 。 原核生物ssbDNA蛋白与DNA结合时表现出协同效
应 ；真核生物细胞中的ssbDNA蛋白与单链DNA结 合时则不表现上述效应 。 ssbDNA蛋白的作用是保证解旋酶解开的单链在复 制完成前能保持单链结构，它以四聚体的形式存在 于复制叉处，待单链复制后才脱下来，重新循环。 所以，ssbDNA蛋白只保持单链的存在，不起解旋 作用。
3．复制的引发和终止
RNA聚合酶----合成RNA引物 DNA聚合酶----合成新的DNA链
所有的DNA的复制都是从一个固定的起始点开始的，而DNA聚合酶只能 延长已存在的DNA链，不能从头合成DNA链，新DNA的复制是如何形成 的？经大量实验研究证明，DNA复制时，往往先由RNA聚合酶在DNA模 板上合成一段RNA引物，再由聚合酶从RNA引物3’端开始合成新的DNA 链。对于前导链来说，这一引发过程比较简单，只要有一段RNA引物， DNA聚合酶就能以此为起点，一直合成下去。对于后随链，引发过程较 为复杂，需要多种蛋白质和酶参与。后随链的引发过程由引发体来完成。 引发体由6种蛋白质构成，预引体或引体前体把这6种蛋白质结合在一起 并和引发酶或引物过程酶进一步组装形成引发体。引发体似火车头一样 在后随链分叉的方向前进，并在模板上断断续续的引发生成滞后链的引 物RNA短链，再由DNA聚合酶III作用合成DNA，直至遇到下一个引物或 冈崎片段为止。由RNA酶H降解RNA引物并由DNA聚合酶I将缺口补齐， 再由DNA连接酶将每两个冈崎片段连在一起形成大分子DNA.
（一）DNA的半保留复制
Waston和Click在提出DNA双螺旋结构模型时曾就 DNA复制过程进行过研究，他们推测，DNA在复制 过程中碱基间的氢键首先断裂，双螺旋解旋分开， 每条链分别作模板合成新链，每个子代DNA的一条 链来自亲代，另一条则是新合成的，故称之为半保 留式复制(semiconservativereplication)。
DNA双链半保留复制
（冈崎片段）
冈崎片段
什么叫冈崎片段 DNA双链半保留复制过程中在复制点附近新
合成的与亲代DNA链互补的DNA片段。
DNA的双链结构
DNA是遗传信息的载体，故亲代DNA必须以 自身分子为模板准确的复制成两个拷贝，并 分配到两个子细胞中去，完成其遗传信息载 体的使命。而DNA的双链结构对于维持这类 遗传物质的稳定性和复制的准确性都是极为 重要的。
（2）DNA解链酶（DNAhelicase）
DNA解链酶能通过水解ATP获得能量以解开 双链DNA。
这种解链酶分解ATP的活性依赖于单链DNA 的存在。
（3）DNA解链过程
DNA在复制前不仅是双螺旋而且处于超螺旋状态， 而超螺旋状态的存在是解链前的必须结构状态，参 与解链的除解链酶外还有一些特定蛋白质，如大肠 杆菌中的Dna蛋白等。一旦DNA局部双链解开，就 必须有ssbDNA蛋白以稳定解开的单链，保证此局 部不会恢复成双链。两条单链DNA复制的引发过程 有所差异，但是不论是前导链还是后随链，都需要 一段RNA引物用于开始子链DNA的合成。因此前导 链与后随链的差别在于前者从复制起始点开始按 5’—3’持续的合成下去，不形成冈崎片段，后者则 随着复制叉的出现，不断合成长约2—3kb的冈崎片 段。
端粒酶
端粒酶在癌细胞中具有活性，它不仅使癌细 胞可以不断分裂增生，而且它为癌变前的细 胞或已经是癌性的细胞提供了时间，以积累 附加的突变，即等于增加它们复制，侵入和 最终转移的能力。同时人们也由此萌生了开 发以端粒为靶的药物，即通过抑制癌细胞中 端粒酶活性而达到治疗癌症的目的。
1958年Meselson和Stahl进行了如图8-3-5的实验证 明了DNA和速度
DNA在复制时，双链DNA解旋成两股分别进行。其 复制过程的复制起点呈现叉子的形式，故称复制叉。 以复制叉向前移动的方向为标准，一条模板链为 3’—〉5’走向，在其上DNA能以5’—〉3’方向连续合 成，称为前导链(leadingstrand)；另一条模板链为 5’—〉3’走向，在其上DNA也是5’—〉3’方向合成， 但与复制叉移动的方向正好相反，故随着复制叉的 移动形成许多不连续的冈崎片段，最后在连成一条 完整的DNA链，该链称为后随链
2．冈崎片段与半不连续复制
为解释DNA两条链各自模板合成子链等速复 制现象，日本学者冈崎（Okazaki）等人提出 了DNA的半连续复制 （semidiscontinuousreplication）模型。 1968年冈崎用3H脱氧胸苷短时间标记大肠杆 菌，提取DNA，变性后用超离心方法得到了 许多3H标记的，被后人称作冈崎片段的DNA。