神秘的缠绕引物酶来自拓扑异构酶 [复制链接]

众所周知，作为遗传信息载体的DNA分子需要在细胞繁殖过程复制一次，以倍增“基因组”。

这种基因组DNA的复制所需要的DNA聚合酶只能催化新生DNA链沿着5-3方向进行，而对于以5-3和3-5反向互补DNA链而言，位于DNA复制叉内的DNA聚合酶也只能以“反向”同时复制双链DNA分子，而这种“反向”复制需要一条链“翻转”与其互补链“同向”，而复制叉的这种布局使得翻转的那条链的复制不能“连续”，需要反复合成RNA引物，这需要其复制酶（引物酶，Primase)一直“伴随”复制叉。

引物酶与DNA模板结合

引物酶与DNA结合力较弱，因为引物酶与其他DNA依赖的RNA聚合酶在结构上明显不同，表明它们之间没有“共同”起源（这一点很重要，因为在没有发现引物酶之前，人们曾一度认为DNA复制所需要的RNA引物可以由负责基因转录的DNA依赖的RNA聚合酶提供，这在一些细菌的质粒DNA和线粒体DNA复制时已经被确认）。

引物酶所含有保守的“Toprim”结构域作为催化中心的分子结构表明它自身与拓扑异构酶IA和II具有共同的起源。这或许可以帮助我们理解它不能与DNA模板紧密结合的原因。

即使如此，为了能“不离不弃”地追随DNA复制叉，引物酶“进化”出以下“能力”：

1、与负责DNA复制的解旋酶在蛋白水平形成复合体，如大肠杆菌的DnaB-DnaG,其中，DnaB是具有六元环结构的DNA解旋酶，以5-3方向沿着DNA复制叉中的“滞后链”（laggingstrandtemplate)向着双链区方向“滑动”，由于这个DnaB六元环“套住”了DNA链，不易滑落，所以DnaG引物酶与之结合可以解决其与DNA模板结合不牢固的问题；

2、在基因水平与解旋酶编码区“组装”

以大肠杆菌T7噬菌体的“引物酶-解旋酶”为例，C端的“解旋酶结构域”以六元环结构与DNA模板结合，负责解开复制所需要的单链模板，而N端的引物酶结构域则负责合成“引物”。引物酶识别序列5-GGGTC-3、5-TGGTC-2和5-GTGTC-3。并在相应序列处合成功核糖核苷酸引物pppACCC、pppACCA和pppACAC，这些引物酶识别位点包含基本识别序列5-GTC-3，其中,识别3-胞苷为引物酶识别的必需碱基，但这个碱基不复制到引物中。在序列5-GTC-3，引物酶催化核糖核苷酸pppAC的合成，但只有四个核糖核苷酸的长度才能作为T7DNA聚合酶的有效引物。

3、与DNA复制叉中其他蛋白质的广泛结合能力

除了在蛋白水平和基因水平与DNA复制解旋酶“绑定”和“整合”之外，真核物种中的RNA引物酶采取与DNA聚合酶alpha形成复合体

与其他“复制”蛋白结合。