DNA連接酶

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DNA連接酶
DNA Repair.jpg
DNA連接酶正在修复染色体损伤
识别码
EC编号 6.5.1.1
CAS号 9015-85-4
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MetaCyc 代谢路径
PRIAM 概述
PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
基因本体 AmiGO / EGO
連接酶I,DNA,ATP依赖型
DNA Ligase.jpg
識別
符號 LIG1
Entrez 3978
HUGO 6598
OMIM 126391
RefSeq NM_000234
UniProt P18858
其他資料
基因座 19 [1]
連接酶III,DNA,ATP依赖型
識別
符號 LIG3
Entrez 3980
HUGO 6600
OMIM 600940
RefSeq NM_002311
UniProt P49916
其他資料
基因座 17 q11.2-q12
連接酶IV,DNA,ATP依赖型
識別
符號 LIG4
Entrez 3981
HUGO 6601
OMIM 601837
RefSeq NM_002312
UniProt P49917
其他資料
基因座 13 q33-q34

DNA黏合酶EC 6.5.1.1),也称DNA连接酶,在分子生物學中扮演一個既特殊又關鍵的角色,那就是把兩條DNA黏合成一條。無論是雙股或是單股DNA的黏合,DNA黏合酶都可以藉由形成磷酸雙脂鍵將DNA在3'端的尾端與5'端的前端連在一起。雖然在細胞內也有其他的蛋白質,例如像是DNA聚合酶在其中一股DNA為模板的情況下,將另一邊的DNA單股斷裂端,透過聚合反應的過程形成磷酸雙脂鍵(phosphodiester bond)來黏合DNA。但是DNA聚合酶的黏合過程卻只是聚合反應一個附帶的功能而已,真正在細胞內扮演DNA黏合反應的工作還是以DNA黏合酶為主。。

顧名思義,DNA黏合酶的功能便是在黏合斷裂的DNA,而細胞內只有DNA複製DNA修復的反應牽涉到DNA斷裂的合成,因此DNA黏合酶就是在上述的兩個機制扮演重要的角色。除了細胞內的黏合反應,隨著分子生物學的進展,幾乎大多數的分子生物實驗室都會利用DNA黏合酶來進行重組DNA的實驗或許這也可以被規類為其另一著重要的功能。

黏合反應的進行[编辑]

關於DNA黏合酶的化學反應過程,首先是一條DNA的3'端要先修飾成羥基(OH-),而另一條的5'端則是必須帶有磷酸,藉由DNA黏合酶的作用促進磷酸雙脂鍵共價鍵(covalent bond),同時核苷酸序列以嘌呤嘧啶兩兩對應的方式完成配對,這樣才算完成反應。

用下面這張圖解來說明或許可以更清楚的說明反應過程:以黏性末端(sticky end)為例

DNA before ligase.PNG

反應後

DNA after ligase.PNG

DNA黏合酶也可以處理鈍端(blunt end),即就算沒有嘌呤嘧啶配對的鹼基對,也是可以進行上述的反應。

哺乳動物的黏合酶種類[编辑]

哺乳類細胞,至少有四種黏合酶被發現與命名:


  • I型黏合酶:為最主要的黏合酶,作用在DNA複製過程中岡崎片段(Okazaki fragments)的DNA重新黏合,或者在DNA重組修復也都是需要依靠I型蛋白的功能。
  • II型黏合酶:II型黏合酶當初是在小牛胸線與胎牛肝臟中純化出來的,不過後來被證實那只是III型經過蛋白酶(protease)切過的片段。
  • III型黏合酶:III型與XRCC1蛋白形成複合體(complex),主要的角色是作用在鹼基切除修復的黏合反應。
  • IV型DNA黏合酶:IV型與III型都是參與DNA修復的黏合過程,只是DNA黏合酶 IV型是與XRCC4蛋白形成複合體,並一起參與非同源性末端接合的最後一個反應。

DNA黏合酶在分子生物學上的應用[编辑]

前面提到,隨著分子生物學的進展,DNA黏合酶對於研究人員的貢獻也越來越顯得重要,尤其是在進行重組DNA實驗時更是不可或缺[1]。比如說,科學家需要表現某個抗藥基因,首先就事先利用限制酶將這一段基因的兩端修飾成可黏合的末端,另外透過同樣的限制酶將準備用來承接表現一段基因質體修飾成可與該段基因進行黏合的兩端,這時候透過T4噬菌體(bacteriophage)所攜帶的DNA黏合酶(T4 DNAligase)將抗藥基因與質體黏合在一起,這整個操作的過程就稱作DNA重組,而在這裡所使用的T4噬菌體DNA黏合酶則是最廣為使用的DNA黏合酶。

參考資料[编辑]

  1. ^ DNA黏合酶. 来邦网. [2010-01-24]. 

參見[编辑]

外部連結[编辑]