蛋白質可以作為DNA複製的引物嗎?

時間 2021-05-29 23:41:01

1樓:princeQvQ

其實是可以的,並且有一些例項,比如在一些具有線性染色體的細菌和一些具有線性染色體的細菌病毒和動物病毒中,我們都發現了蛋白質引物用以解決末端的複製問題。

2樓:

蛋白質起始的DNA病毒複製機制 - 中國知網!!&v==Priming via DNA or protein:

3樓:「已登出」

「研究發現,所有的腺病毒DNA生長鏈上都有乙個特異的蛋白質分子附著在其5'末端的胞嘧啶核苷酸上。在DNA複製開始之前,該末端蛋白質通過共價鍵與dCMP的5'磷酸基相連。胞嘧啶通過鹼基配對與腺病毒DNA模板3'末端的鳥嘌呤核苷酸配對結合,然後由病毒本身編碼的DNA聚合酶以此末端蛋白-dCMP複合物為引物連續合成腺病毒整個基因組的36000個核苷酸」

引自:第六節:DNA的複製――不需要RNA引物的DNA複製

4樓:王立軍

說得很有道理呢,我想了想純粹從化學的角度是可以的哦,真的很有意思,等我來填坑吧!

8月11日開始填,答案還在寫,我會一些提交一些

(看到問題的時候就想到了,以為沒有這種蛋白引物。結果真的有這種東西。。。現在寫這些反倒顯得得有點事後諸葛亮)

1 引物

如果要說蛋白質能不能做引物,首先我們要講引物是什麼,為什麼需要引物。

1.1 DNA 複製:

在高中的時候我們就已經學過了DNA複製的時候的時候是半保留複製。Matthew Meselson 和 Franklin Stahl 通過乙個巧妙的同位素標記和離心發現了DNA在複製的時候其中一條鏈作為模版保留了下來。(這個實驗後來以他們兩的名字命名 https:

//en.wikipedia.org/wiki/M

eselson

-Stahl_experiment )

由於一條鏈作為模版,可以想象,複製的部位會形成乙個Y字型 (replication fork) 在Y字型的中間是一團用於催化新連合成的幾個蛋白質 (replication complex)。

但是這樣有乙個問題,那就是DNA兩條單鏈的方向是正好相反的,而DNA合成的方向只能是從5』 到 3』。(關於DNA複製方向的問題下一節就會講到。)也就是說有一條鏈延伸的方向和合成方向通向,另一條鏈反向,那麼在3』 -> 5』方向的模版鏈上的DNA聚合酶 (DNA polymerase)移動的方向和 replication fork 及replication complex 移動的方向相反,以這條鏈為模版合成出的鏈就叫lagging strain (落後的鏈)。

而在5』 -> 3』方向的模版鏈上的 polymerase 就和 replication fork一起移動,並且就是replication complex的一員,新鏈的名字叫做leading strain (領先的鏈)。

可以大膽的想象一下lagging strain怎麼合成鏈才能保證兩條新鏈合成的速度差不多呢?

(在回答這個問題之前可能有同學在想何必兩條鏈一起合成,一條一條來不行嗎?剩餘的單鏈我們從頭來正著複製一遍不就好了嗎,就像做pcr時候一樣。不能這樣的原因是1.

單鏈暴露在外的鹼基容易被破壞。2. 單鏈和自己配對了,解旋又需要很多能量,複製本來就是個非常耗能的過程。

)解決這個問題的是日本的Reiji Okazaki Okazaki fragments (這個具體的實驗不算複雜但是我不知道怎麼說能讓沒學過的人看懂,所以有興趣自己看一看。) 簡單來說就是DNA的 lagging strain 我們一點一點反著複製,每個小片段就叫 Okazaki fragment 。

leading strain 在複製開始的時候合成乙個引物,之後順著replication fork移動就好

lagging strain彎曲180°連線到replication complex 上的polymerase 上,polymerase在快完成每一小段的複製的時候會從complex上掉下來,然後新的polymerase會和lagging strain的primer處結合,開始合成下一段 Okazaki fragment。

1.2 糾錯

DNA複製過程有個非常關鍵的要素就是DNA的複製一定要盡可能準確(high fidelity Hi-Fi就是它高保真的意思),因為細胞可以發生突變的概率太大了,如果不保證複製是的正確率,那即使是單個個體的存活率都會非常低,基因會非常不穩定。所以在複製的時候設立了重重防護防止出錯

聚合酶在新增新的鹼基的時候會檢查是不是正確的,不正確配對兩個鹼基之間的距離不是標準的距離和polymerase的形狀不匹配,無法連線。

如果把錯誤的鹼基連線上了,polymerase有3』 -> 5』 exonucleolytic (外切)活性,起到糾錯功能,把錯誤的切掉。

合成新鏈的時候DNA 的模版會A-T C-G的規則和dNTP(有三個磷酸的脫氧核苷酸)配對。錯誤的新鏈也會在之後被細胞修復。

這樣總共每複製10^10才錯乙個。這裡正好可以解釋為什麼只能是5』->3』 合成,5和3是每個dNTP中ribose的碳的編號。我們的三個磷酸就是連在5號碳上面的。

(上圖是乙個dATP)

在dNTP和新增到單鏈上的時候5端的兩個磷酸拜拜,留下的3號碳上的羥基正好和下乙個來的dNTP連線。這樣當出現錯誤,鍵被水解之後,正好3號碳上的羥基又回來了,可以再次連線。

假設dNTP被新增再5』,3號碳上的羥基正好和上乙個5』的三個磷酸成鍵,看似完美。但是如果出錯,水解之後,5』只剩乙個磷酸,不能和新的dNTP成鍵。這種合成方式沒有proofreading。

(其實也可以做到proofreading,只是相對更耗能罷了)

1.3 引物合成酶(Primase)

primase 可以在DNA單鏈上以另一條鏈為模版合成引物 (primer),polymerase必須從primer那裡開始複製。為的就是保證DNA的準確性,沒有引物直接開始合成,第乙個鹼基非常容易出錯。 而DNA直接做prime也會因為和後年的DNA分不開而不能像RNA一樣被切除。

那麼難道primase就不怕出錯了嗎?原因是primase合成的RNA primer會在之後被RNAse H(RNA 酶)乙個乙個挖掉,再由另一種DNA polymerase 填平,最後留下乙個小nick (斷口)用DNA ligase 連起來。這個nick正好是新合成的鏈的標誌,在DNA檢查中有錯誤的新鏈會從nick開始把錯誤切掉。

最後RNA會佔到新單鏈的5%左右,真核生物中的每個RNA引物場10bp,每個Okazaki fragment長200bp

下面就進入正文呢

2. 蛋白引物

在前面內容的鋪墊之下可以發現,primer就是為了DNA複製過程中的高保真度,增強基因的穩定性而存在的。所以處於這一目的,沒有可以從頭合成(de novo)DNA的聚合酶,而且酶本身的結構也無法和單鏈DNA直接結合。題主說到的serine和tyrosine,threonine上單純的-OH可能無法完成這個任務。

但是我們或許可以人為地在蛋白質上面加上乙個鹼基,留下乙個3』的-OH給polymerase做引物。好訊息是我們正好有這種酶Adenylylation,可以在tyrosine上連上乙個adenosine monophosphate (AMP) 。GTPase 就正好是一種常見可以被AMP修飾的酶。

我們可以把被AMP修飾的domain加在現有的DNA binding protein 上面。說不定正好就可以被polymerase當作引物。

DNA是如何得到控制蛋白質合成的能力的?

昝醫生 DNA分子控制蛋白質的合成這個過程也是極其複雜的,其中還需要另外一種核酸作為 中間人 才能完成,這種核酸叫做核糖核酸,一般稱為 RNA RNA分子是一條單鏈,形狀很像一條拆開的單鏈DNA分子 遺傳資訊的傳遞就是從DNA經由RNA,再按照遺傳密碼的規則,將氨基酸有順序地排列 連線在一起,合成蛋...

為什麼生物不能直接用DNA合成蛋白質?

因為真核生物的DNA在細胞核內而合成蛋白質的核醣體在細胞質 DNA蘊藏著重要的遺傳資訊在核內乖乖地和蛋白纏繞形成染色體要是獨自出來細胞質容易被細胞質中的水解酶水解或是突變導致遺傳資訊改變 所以蛋白質的合成需要mRNA 信使RNA 幫忙從細胞核內把DNA上的遺傳資訊帶到細胞質中供核醣體翻譯合成蛋白質 ...

哪些食物可以提供蛋白質?

番茄Uncle 病情分析 含有蛋白質的食物如下 1 植物性食物中的大豆,例如黃豆 紅豆 綠豆 黑豆,這些豆類富含的蛋白質含量往往都會在30 35 左右。2 動物性食物的肉類,比方雞肉 魚肉 蝦肉 豬肉 牛肉 羊肉,這些肉類蛋白質的含量平均在20 左右。3 蛋類,比方雞蛋 鴨蛋 鵝蛋 鵪鶉蛋,這些蛋類...