前导链(leading strand)是指在DNA复制叉中,沿3′→5′端的模板链以连续方式合成的DNA新链,因其合成较早,被称作前导链。[1]
DNA的双螺旋结构中的两条链是反向平行的,[2]在DNA复制过程中,双链DNA被解旋成前导链和滞后链,分别作为复制模板,前导链和滞后链则共同形成一个被称作“复制叉”的结构。[3]在前导链中,聚合酶可以连续移动,即连续合成,直接产生一条新的双链DNA。[4]
当复制开始解链时,亲代DNA分子中一条母链的方向为5'—3',另一条母链的方向为3'—5'。[5]由于DNA聚合酶只能催化5'—3'方向合成,在以3'—5'方向的母链为模板时,DNA1U沿5'—3'方向连续复制,复制速度较快,完成复制较早。[6]
原因
在真核细胞内,DNA的两条链都作为模板同时合成两条新的DNA链。由于DNA分子的两条链是反向平行的,从一个方向看去,一条链是从5'→3'走向,另一条链则是3'→5'.DNA复制时,不管以哪条链作模板,新链的合成始终是按5'→3'方向进行的。随着双链的打开,由起始点形成复制叉后,新合成的两条方向相反的链中,一条链的合成方向与复制叉前进方向是一致的,合成就能顺利地连续进行;另一条链的合成方向则与复制叉前进方向相反。
发现
1968年,日本生化学者冈崎等人用3H-胸腺嘧啶核苷酸培养大肠杆菌,发现短时间内首先合成的是较短的DNA片段,接着再出现较大的分子。这说明这条新链是一段一段地,不连续合成的。这些DNA片段称冈崎片段.
冈崎片段的形成是从RNA引物的3'-OH末端开始的,DNA聚合酶α催化这一反应,它以脱氧核苷三磷酸为底物,依据碱基互补原则,以分开的一条DNA链为模板,合成新的互补链。合成的方向仍然为5'→3'.一旦冈崎片段达到这一长度,引发酶与DNA聚合酶α形成的复合体便从DNA上解离下来.RFC结合到这一延长的引物上,并组装到PCNA滑动夹上,然后DNA聚合酶δ(polδ)结合到PCNA上并完成冈崎片段的最终长度130-200bp.当它遇到原先已形成的冈崎片段5`末端时,polδ/PCNA复合物从DNA上释放下来,见图(12-4).
两条链均按5'到3'方向合成,一条链3'末端的方向朝着复制叉前进的方向,可连续合成,称前导链(leading strand).另一条链5'末端朝着复制叉,合成是不连续的,形成冈崎片段,此链称后随链(lagging strand).
参考资料 6
- 遗传学名词(续) — 中国科技术语
- 参考 2
- DNA复制体结构和工作原理首次被揭示 — 国家自然科学基金委员会
- Cell改写教科书:首次亲眼见证!DNA复制与想象不同 — 中国数字科技馆
- DNA的合成(复制) — 新浪教育
- 第十六章 DNA的生物合成(TheBiosynthesis of DNA) — 河南大学药理教研室