本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。 历史 1953年,沃森和克里克发表了经典论文,描述DNA的化学结构,而一些科学家对它的重要性提出了最初的质疑。两人在论文中提出,DNA的复制原理仍有待确定。当时,美国生物化学家阿瑟·科恩伯格正在密苏里州圣路易斯市的华盛顿大学微生物学系工作,他认可了这篇论文的重要意义。由此,他开始对机体合成核酸的过程产生了兴趣,尤其是合成DNA。他在这些研究中使用的是相对简单的大肠杆菌,1956年,他发现了装配DNA基本单位的酶。这种酶被称为DNA聚合酶Ⅰ,它以几种不同的变体出现在所有的生物体中。科恩伯格在论文中描述了这些发现,他的论文起初不免遭拒,但之后于1957年被著名的《生物化学期刊》接受并发表。1959年,因为确定了“DNA的生物合成机制”,他成为诺贝尔奖的共同获得者之一。 [2] DNA聚合酶Ⅰ(pol Ⅰ)的发现对生物学研究有着非常重要的意义,因为它在生命过程中起着核心作用,令我们认识到DNA如何进行复制与修复。在细胞分裂之前,pol Ⅰ会复制细胞DNA的所有成分。接着,母细胞将其DNA副本传递给每一个子细胞,由此将遗传信息代代相传。科恩伯格发现pol Ⅰ能读取完整的DNA链,并以之作为模板合成一条新链,后者与原DNA链完全相同——这个过程和复印机复制文件没什么区别。 [2] 不过,复印机在复制文件时是机械性的,它并不在乎文件的内容,与此不同的是,DNA聚合酶7个子类中的某些成员能够校对原始DNA模板,侦查、移除并改正错误,从而生产出一条无误的新DNA链,这其中就包括DNA聚合酶Ⅰ。其他的DNA聚合酶只能复制不能修复,因此它们能够保留基因组中的突变,或是令细胞死亡。 [2] 特性 DNA聚合酶有多种,E.coli就有三种。通常DNA聚合酶具有以下共同特点: [3] ①需要DNA模板,因此这类酶又称为依赖DNA的DNA聚合酶; [3] ②需要RNA或DNA作为引物(primer),即DNA聚合酶不能从头催化; [3] ③催化dNTP加到引物的3'-OH末端,其速率为1000nt/min,因而DNA合成的方向是5’到3'; [3] ④三种DNA聚合酶都属于多功能酶,它们在DNA复制和修复过程的不同阶段发挥作用。 [3] 种类 原核生物 大肠杆菌DNA聚合酶DNA聚合酶最早在E.coli中发现,到目前为止已确定有5种