DnaB解旋酶与DnaI装载蛋白结构相互作用的研究进展

2019 • 01

科研开发

当代化工研究

Chenmical Intermediate

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DnaB 解旋酶与D n a 丨装载蛋白结构相玉作用

的研究进展

*陈炫志

(成都实验外国语学校四川610000)

摘要：DNA复制是生命现象最本盾的内容，由众多蛋白共同参与的能确保遗传信息精确及时传递的复杂的生物学过程。目前对DNA复制起

始及其调控的分子机制了解还不很清楚。通过对研究解旋酶DnaB及装载蛋白Dnal的文献调研，希望有助于人们进一步了解DNA复制起始的 一系列复杂过程。此外，研究DnaB与Dnal的相互抑制作用，也可为后续细菌抗生素的研究奠定基灿，是新一代抗生素的研究方向之一。 关鍵词：DNA解旋；DnaB解旋酶；Dnal解旋酶装载蛋白；蛋白结构 中图分类号：Q

文献标识码：A

Research Progress on the Interaction between DnaB Helicase

and Dnal Loaded Protein Structure

Chen Xuanzhi

(Chengdu Experimental Foreign Languages School , Sichuan , 610000)

Abstract •

DNA replication is the most essential content o f l ife p henomena, and it is a complicated biological p rocess involving many p roteins

to ensure accurate and t imely transmission o f g enetic information. At p resent, the molecular mechanism o f D NA replication initiation and i ts regulation is still unclear Through the literature research on the helicase DnaB and the loaded p rotein Dnal it is hoped that it will help people to further understand a series o f c omplicated p rocesses o f D NA replication initiation. In addition, the study o f t he mutual inhibition between DnaB and Dnal can also lay a f oundation f or the subsequent study o f b acterial antibiotics, which is one o f t he research directions o f t he new generation o f a ntibiotics.

Key words ： DNA heliolysis \ DnaB helicase ； Dnal h elicase loaded p rotein% protein structure

1.研究背景

细菌的DNA 复制是一个复杂而又十分重要的生命活动， 可以分为多个步骤，包括复制起始，链延伸以及复制终止， 涉及多种蛋白的相互作用。其中，以大肠杆菌的DNA 复制为响到后续弓丨物酶以及D N A 聚合酶能否顺利开始子链的合成。

目前国内外已有很多文献针对于解旋酶DnaB 以及它的 装载蛋白Dnal 的研究报道。故我们想对这些文献进行整合和 归纳，有助于人们进一步了解DNA 复制起始的一系列复杂过例（见图1):复制起始是最为复杂的一个阶段，包括复制 起始位点的识别，解旋酶的装载，D N A 双链的解开以及D N A 聚 合酶所需引物的合成。

D NA 在生物体内大多数情况下都是天然的双螺旋结构， 然而，在DNA 复制时，D NA 聚合酶需要以单链DNA 作为模板， 合成与之互补的DNA 链，因此就需要解开DNA 双螺旋结构， 这个重要的任务由解旋酶来完成。解旋酶是一类分子马达 蛋白，它在DNA 复 制过程中利用ATP 水解提供的能量 沿着DNA 定向地移 动，在复制叉处 解开双链DNA ，为 引物酶和DNA 聚 合酶提供单链模 板。但在解旋过程 中只依靠DnaB 解旋

酶是不够的，还需一类分子马达伴侣 图1大肠杆菌复制过程

帮助解旋酶DnaB 正确解旋。Dnal 是一类分子伴侣蛋白，它与 六聚体DnaB 解旋酶相互作用，负责将解旋酶DnaB 正确装载到 DNA 复制叉上，这是复制体装配中十分重要的一个步骤，影

Okazaki fragment

程。此外，研究DnaB 与Dnal 的相互作用，也可为后续细菌抗 生素的研究奠定基础，通过抑制DnaB 与Dnal 相互作用，从而 抑制细菌复制，是新一代抗生素的研究方向之一。

2. DnaB 解旋酶

DnaB 解旋酶是一种高度保守的分子马达蛋白，从结构上 由三部分组成：N 端结构域（NTD )，C 端结构域（CTD )和两 结构域中间的一段柔性连接区（linker region )，其中C 端 结构域相比于N 端结构域更趋于保守，含有髙度保守RecA 型 ATPase 结构域。通常，DnaB 解旋酶可形成单体到七聚体多种 聚体，其中以六聚体最为主要，其分为DnaB 家族解旋酶和微 型染色体维护蛋白（M C M )两种类型，而在这其中DnaB 解旋 酶在所有细菌和噬菌体中均有发现。

DnaB 解旋酶的晶体结构显示，DnaB 的N 端结构域和C 端 结构域共同形成一个双层平面环状的六聚体结构，内有中心 腔可容纳单链DNA 或双链D N A (见图2)。六个NTD 依靠疏水 相互作用形成3个“头对头”二聚体（trim er -〇f -dimer ); CTD 组成紧密的六聚体环，这主要是通过与各自的柔性连接 区相互作用而形成（见图3)。

DnaB 能识别带有复制叉的双链DNA ，其中C 端结构域能 结合双链或单链D N A 并能与解旋酶装载蛋白相互作用；C 端结 构域还含有RecA 区域，有ATPase 酶活，解旋酶活，这些物质 在DNA 解旋过程中有着极为重要的作用。例如：超嗜热菌解