真核生物DNA复制过程讲义
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蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子 而实施调控作用
一、真核生物复制的起始与原核基本相似
真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制 子复制。复制有时序性，即复制子以分组方式 激活而不是同步启动
复制的起始需要DNA-pol α（引物酶活性）、 pol δ和pol ε参与。还需解螺旋酶活性、拓扑 酶和复制因子(replication factor, RF)
Pol /
DNA复制，核苷酸切除修复，碱基切除修复
FEN1
核酸酶，切除RNA引物
RNAse H
核酸酶，切除RNA引物
DNA连接酶Ⅰ 连接冈崎片段
DNA解旋酶 DNA双螺旋解链，参与组装引发体
TolⅠ和TolⅡ 拓扑异构酶，去除负超螺旋（使解旋酶容易解旋），去除复制叉前方产生的正 超螺旋
二、真核生物复制的延长发生DNA聚合酶转换
Cdk功能： 激活pre-RC，以起始DNA复制 抑制形成新的pre-RC
六、真核生物线粒体DNA按D环方式复 制
D-环复制（D-loop replication）是线粒 体DNA的复制形式
DNA-pol γ dNTP
发生DNA聚合酶转换的原因是Pol 不具备 持续合成能力
DNA聚合酶转换的关键蛋白是RFC
真核DNA聚 合酶转换和 后随链合成
ห้องสมุดไป่ตู้
三、真核生物DNA合成后立即组装成核小体
亲代DNA
5
3
5 3
引物 核小体
3 5
前导链
后随链
3 5
切除引物的两种机制
线性DNA复制一次端粒缩短
真核DNA复制叉主要蛋白质的功能
蛋白质
功能
RPA
单链DNA结合蛋白，激活DNA聚合酶，使解旋酶容易结合DNA
PCNA
激活DNA聚合酶和RFC的ATPase活性
RFC
有依赖DNA的ATPase活性，结合于引物-模板链，激活DNA聚合酶，
促使PCNA结合于引物-模板链
Pol /引发酶 合成RNA-DNA引物
组成： 端粒酶RNA (human telomerase RNA, hTR) 端粒酶协同蛋白(human telomerase associated protein 1, hTP1) 端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase, hTRT)
端粒酶（telomerase）是一种核糖核蛋白（RNP），由 RNA和蛋白质组成
真核生物 DNA复制过
程
真核生物与原核生物DNA复制的差异： 真核生物复制子多、冈崎片段短、复制叉前进速度慢等 DNA复制从引发进入延伸阶段发生DNA聚合酶转换 切除冈崎片段RNA引物的是核酸酶RNAse H和FEN1等
DNA合成期
G2
S
M 哺乳动物的 细胞周期
G1
细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关 键点。G1→S及G2→M的调节，与蛋白激酶活 性有关
前复制复合物在G1期形成而在S期被激活
复制基因（replicator）是指DNA复制起始 所必需的全部DNA序列
真核细胞DNA复制的起始分两步进行，即复 制基因的选择和复制起点的激活
前复制复合物（pre-RC）的形成
复制起点识别复合物（origin recognition complex， ORC）识别并结合复制基因
ORC至少募集两种解旋酶加载 蛋白Cdc6和Cdt1
三种蛋白质一起募集真核细胞 解旋酶Mcm2-7
pre-RC的激活 和组装真核 DNA复制叉
CDK控制pre-RC的形成和激活
真核细胞通过依赖细胞周期蛋白的蛋白激 酶（cyclin-dependent kinases，CDK）严格 控制pre-RC的形成和激活
5
3
3
5
5
3
3
5
5
3
3
5
+
5
3
3
端粒（telomeres）由富含TG的重复序列组成 人的端粒重复序列为5’-(TnGn)x-3 这些重复序列多为双链，但每个染色体的3’
端比5端长，形成单链ssDNA。这一特殊结构 可解决染色体末端复制问题
端粒酶(telomerase)
现在认为pol α主要催化合成引物，然后迅速被具 有连续合成能力的DNA pol δ和DNA pol ε所替 换，这一过程称为聚合酶转换。DNA pol δ负责 合成后随链，DNA pol ε负责合成前导链。
DNA聚合酶/转换
前导链：出现在引发后期 后随链：发生于每个冈崎片段合成之际
端粒酶以自己的RNA组分作为模板，以染色体的3’端 ssDNA（后随链模板）为引物，将端粒序列添加于染色体 的3 端。这些新合成的DNA为单链
端粒酶催化作用的爬行和端粒的延长过程
五、真核生物染色体DNA在每个细胞周 期中只能复制一次
真核所有染色体DNA复制仅仅出现在细胞 周期的S期，而且只能复制一次
一、真核生物复制的起始与原核基本相似
真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制 子复制。复制有时序性，即复制子以分组方式 激活而不是同步启动
复制的起始需要DNA-pol α（引物酶活性）、 pol δ和pol ε参与。还需解螺旋酶活性、拓扑 酶和复制因子(replication factor, RF)
Pol /
DNA复制，核苷酸切除修复，碱基切除修复
FEN1
核酸酶，切除RNA引物
RNAse H
核酸酶，切除RNA引物
DNA连接酶Ⅰ 连接冈崎片段
DNA解旋酶 DNA双螺旋解链，参与组装引发体
TolⅠ和TolⅡ 拓扑异构酶，去除负超螺旋（使解旋酶容易解旋），去除复制叉前方产生的正 超螺旋
二、真核生物复制的延长发生DNA聚合酶转换
Cdk功能： 激活pre-RC，以起始DNA复制 抑制形成新的pre-RC
六、真核生物线粒体DNA按D环方式复 制
D-环复制（D-loop replication）是线粒 体DNA的复制形式
DNA-pol γ dNTP
发生DNA聚合酶转换的原因是Pol 不具备 持续合成能力
DNA聚合酶转换的关键蛋白是RFC
真核DNA聚 合酶转换和 后随链合成
ห้องสมุดไป่ตู้
三、真核生物DNA合成后立即组装成核小体
亲代DNA
5
3
5 3
引物 核小体
3 5
前导链
后随链
3 5
切除引物的两种机制
线性DNA复制一次端粒缩短
真核DNA复制叉主要蛋白质的功能
蛋白质
功能
RPA
单链DNA结合蛋白，激活DNA聚合酶，使解旋酶容易结合DNA
PCNA
激活DNA聚合酶和RFC的ATPase活性
RFC
有依赖DNA的ATPase活性，结合于引物-模板链，激活DNA聚合酶，
促使PCNA结合于引物-模板链
Pol /引发酶 合成RNA-DNA引物
组成： 端粒酶RNA (human telomerase RNA, hTR) 端粒酶协同蛋白(human telomerase associated protein 1, hTP1) 端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase, hTRT)
端粒酶（telomerase）是一种核糖核蛋白（RNP），由 RNA和蛋白质组成
真核生物 DNA复制过
程
真核生物与原核生物DNA复制的差异： 真核生物复制子多、冈崎片段短、复制叉前进速度慢等 DNA复制从引发进入延伸阶段发生DNA聚合酶转换 切除冈崎片段RNA引物的是核酸酶RNAse H和FEN1等
DNA合成期
G2
S
M 哺乳动物的 细胞周期
G1
细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关 键点。G1→S及G2→M的调节，与蛋白激酶活 性有关
前复制复合物在G1期形成而在S期被激活
复制基因（replicator）是指DNA复制起始 所必需的全部DNA序列
真核细胞DNA复制的起始分两步进行，即复 制基因的选择和复制起点的激活
前复制复合物（pre-RC）的形成
复制起点识别复合物（origin recognition complex， ORC）识别并结合复制基因
ORC至少募集两种解旋酶加载 蛋白Cdc6和Cdt1
三种蛋白质一起募集真核细胞 解旋酶Mcm2-7
pre-RC的激活 和组装真核 DNA复制叉
CDK控制pre-RC的形成和激活
真核细胞通过依赖细胞周期蛋白的蛋白激 酶（cyclin-dependent kinases，CDK）严格 控制pre-RC的形成和激活
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端粒（telomeres）由富含TG的重复序列组成 人的端粒重复序列为5’-(TnGn)x-3 这些重复序列多为双链，但每个染色体的3’
端比5端长，形成单链ssDNA。这一特殊结构 可解决染色体末端复制问题
端粒酶(telomerase)
现在认为pol α主要催化合成引物，然后迅速被具 有连续合成能力的DNA pol δ和DNA pol ε所替 换，这一过程称为聚合酶转换。DNA pol δ负责 合成后随链，DNA pol ε负责合成前导链。
DNA聚合酶/转换
前导链：出现在引发后期 后随链：发生于每个冈崎片段合成之际
端粒酶以自己的RNA组分作为模板，以染色体的3’端 ssDNA（后随链模板）为引物，将端粒序列添加于染色体 的3 端。这些新合成的DNA为单链
端粒酶催化作用的爬行和端粒的延长过程
五、真核生物染色体DNA在每个细胞周 期中只能复制一次
真核所有染色体DNA复制仅仅出现在细胞 周期的S期，而且只能复制一次