聚合酶(polymerase)又称DNA聚合酶。是专门生物催化合成脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的一类酶的统称。1957年,美国科学家阿瑟·科恩伯格(ArthurKornberg)发现。
中文名
聚合酶
外文名
polymerase
又称
DNA聚合酶
发现时间
1957年
发现者
阿瑟·科恩伯格
概述
催化合成DNA核糖核酸一类酶
聚合酶结构图
1957年,美国科学家阿瑟·科恩伯格(ArthurKornberg)首次在大肠杆菌中发现DNA聚合酶,这种酶被称为DNA聚合酶I(DNApolymeraseI,简称:PolI)。1970年,德国科学家罗尔夫·克尼佩尔斯(RolfKnippers)发现DNA聚合酶II(PolII)。随后,DNA聚合酶III(PolIII)被发现。原核生物中主要的DNA聚合酶及负责染色体复制的是PolIII。
聚合酶医学用途
可分为以下几个类群:(1)依赖DNA的DNA聚合酶;(2)依赖RNA的DNA聚合酶;(3)依赖DNA的RNA聚合酶;(4)依赖RNA的RNA聚合酶。前两者是DNA聚合酶,它使DNA复制链按模板顺序延长。如在原核生物中仅就大肠杆菌中已被发现的就有三种(分别简称为PolⅠ,PolⅡ和PolⅢ等);DNA聚合酶只能在有引物的基础上,即在DNA或RNA引物的3′-OH延伸,这DNA的合成方向记为5′→3′。换言之DNA聚合酶催化反应除底物(αNTP)外,还需要Mg2、模板DNA和引物,迄今细胞内尚无发现可从单体起始DNA的合成。同样,上述(3)和(4)是催化RNA生物合成反应中最主要的RNA合成酶,它们以四种三磷酸核糖核苷(NTP)为底物,并需有DNA模板以及Mn2及Mg2的存在下,在前一个核苷酸3′-OH与下一个核苷酸的5′-P聚合形成3′,5′-磷酸二酯键,其新生链的方向也是5′→3′。RNA聚合酶也大量存在于原核和真核生物的细胞中。如大肠杆菌RNA聚合酶分子量4.8×105,由5条多肽链组成,分别命名为α,α,β,β′,和γ,全酶可用α2ββ′λ表示。真核生物RNA聚合酶分子大于5×105,由10~12个大小不等亚基组成。聚合酶除作为自然界生命活动中不可缺少的组分外,在实验室中大多用作生命科学研究的工具酶类之一。
在引物
聚合酶结构图
RNA'-OH末端,以dNTP为底物,按模板DNA上的指令由DNApolⅠ逐个将核苷酸加上去,就是DNApolⅠ的聚合作用。酶的专一性主要表现为新进入的脱氧核苷酸必须与模板DNA配对时才有催化作用。dNTP进入结合位点后,可能使酶的构象发生变化,促进3'-OH与5'-PO4结合生成磷酸二酯键。若是错误的核苷酸进入结合位点,则不能与模板配对,无法改变酶的构象而被3'-5'外切酶活性位点所识别并切除之。