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DNA聚合酶是如何复制DNA的?

已有 5433 次阅读 2012-7-27 21:26 |个人分类:Science in action|系统分类:科研笔记|关键词:学者| 复制, 机制, 分子, DNA, DNA聚合酶

 

DNA聚合酶是如何复制DNA的?

在去年,我通过基因克隆的方法把能够产生“套”在双链DNA-单链DNA交界处(DsDNA-ssDNA Junction)位置上的beta夹子基因给“串”了起来,然后把这样的两个“串”起来的基因进行了表达。之后,有先生就接着这个事情往下作,希望把这样“串”在一起的beta夹子蛋白给纯化,并培养出晶体,然后利用X-射线对这些晶体进行衍射,看看这两个“串”在一起的beta蛋白究竟呈现出什么样的空间构象?

由于我还有教学任务,不能继续往下进行,所以把后继工作转交给了一位博士生,过了几个月,我问这位学生纯化和晶体培养的如何?有没有希望得到我们希望得到的结构信息?这位博士很淡定地告诉我,工作转给了另一位专家朋友去做,我随后问这位专家朋友,被告知这样的蛋白毒性很大,费了很大劲才能够纯化,并进行了晶体培养。

当时,我感觉挺惋惜,毕竟已将近一年的时间了。

后来,他们组里的教授和我谈这事,告诉我说已经得到了很小的晶体,不知道最终能否被衍射!

我非常期待着个试验会有很好的预期,最好能够养出晶体,最好能够得到晶体结构!

我们的工作非常需要这方面的信息,我们需要知道能够“套”在dsDNA-ssDNA Junction位置上的这个beta夹子二聚体究竟会一何种方式与DNA聚合酶中的不同亚基进行相互作用的?

这不但对我和另一位朋友的结构分析的工作是一个必要的补充,而且更为重要的是,我总在试图弄明白一个工作机制,那就是细胞内不同的DNA聚合酶究竟是如何在位于DNA复制叉(注*)的处进行有效“管理”的?细胞究竟用什么样的策略使用不同的DNA聚合酶合成不同情形下的DNA分子的?

由于忙于教学,很多时候都觉得时间不够用,加之我利用互联网并不是十分方便,所以很长一段时间只是“死心塌地”给学生“唠叨”那些我“半睡半醒”近乎说胡话也不大可能讲错的“基础”,包括概念、机制、进展和可能的应用价值...

在这课堂上,我总是被学生们那特有的眼神儿搞到高度紧张,因为我总觉得他们有些问题似乎不能听懂,所以总是反复举例,翻来覆去地叨唠个没完没了...

这样的状态常使我连续讲完课后就没有了说话的欲望,也使我总想睡上一觉才有痛快地感觉...

这样做其实是教学所必需的,教学通常是非常辛苦的事情,特别是你非常在意学生的听课效果的时候,尤其是在学生的知识结构需要合理化的时候,这种力气可谓费老了去了。

这样的教学工作就象DNA复制,就象DNA必需要在不管遇到什么情况时都要复制出一套完整的基因组DNA分子一样。

无需过多解释,生物是生活在“自然”环境中的,而“自然”环境中很多的条件都可以对细胞内负责携带遗传信息的DNA造成伤害的,比如把一个核苷酸的碱基、戊糖或磷酸骨架等部位施加破坏,这样的DNA损伤并非都被及时地加以"Repair",如果等到DNA开始了复制依然没有被发现,并有效修复的话,那么他们就有可能影响DNA的复制...

生物为了体现那种我们常常讴歌的“顽强生命力”,就在漫漫进化的长河中获取了好多针对这些含有“损伤”的DNA进行合成的“策略和技巧”。

其中,有一个策略就是保留了各种不同结构和忠实性的DNA 聚合酶...

这些DNA聚合酶是如何被有效管理的?

现在知道的管理手法还主要是通过一种平时“阻遏”抑制其基因表达的办法,这种调控可以有效的降低那些仅有较低复制活性和较小复制忠实性的DNA聚合酶分子在细胞内的“数目”得到有效的控制...

但即使这样,细胞内与DNA分子忠实复制的DNA聚合酶的分子“数目”还是要少很多,更有甚者,这些不忠实的DNA聚合酶可能均有能力和套在dsDNA-ssDNA Junction位置上的beta夹子二聚体发生作用。这势必存在一个“竞争”问题!

而这在前几年还是根本无暇顾及的问题。

最近几年,美国纽约州立大学水牛城分校的Sutton等人的工作表明,

 



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