複製起始位點

複製起始位點是DNA鏈上獨特的具有起始DNA複製功能的鹼基順序。

複製起始位點的引發(Priming)階段包括DNA複製起始位點起點雙鏈解開,通過轉錄激活步驟合成RNA分子,RNA引物的合成,DNA聚合酶將第一個脫氧核苷酸加到引物RNA的3'-OH末端複製起始位點引發的關鍵步驟就是前導鏈DNA的合成,一旦前導鏈DNA的聚合作用開始,滯後鏈上的DNA合成也隨著開始,在所有前導鏈開始聚合之前有一必需的步驟就是由RNA聚合酶(不是引物酶)沿滯後鏈模板轉錄一短的RNA分子。在有些DNA複製起始位點中,(如質粒ColE),該RNA分子經過加式成為DNA複製起始位點的引物。但是,在大部分DNA複製起始位點中,該RNA分子沒有引物作用。它的作用似乎只是分開兩條DNA鏈,暴露出某些特定序列以便引發體與之結合,在前導鏈模板DNA上開始合成RNA引物,這個過程稱為轉錄激活(transcriptional activation),在前導鏈的複製起始位點引發過程中還需要其他一些蛋白質,如大腸桿菌的dnaA蛋白。這兩種蛋白質可以和複製起始位點起點處DNA上高度保守的4個9bp長的序列結合,其具體功能尚不清楚。可能是這些蛋白質與DNA複製起始位點起點結合後能促進DNA聚合酶Ⅲ複合體的七種蛋白質在複製起始位點起點處裝配成有功能的全酶。DNA複製起始位點開始時,DNA螺鏇酶首先在複製起始位點起點處將雙鏈DNA解開,通過轉錄激活合成的RNA分子也起分離兩條DNA鏈的作用,然後單鏈DNA結合蛋白質結合在被解開的鏈上。由複製起始位點因子X(n蛋白),複製起始位點因子Y(n'蛋白),n"蛋白,i蛋白,dnaB蛋白和dnaC蛋白等6種蛋白質組成的引發前體(preprimosome),在單鏈DNA結合蛋白的作用下與單鏈DNA結合生成中間物,這是一種前引發過程。引發前體進一步與引物酶(primase)組裝成引發體(primosome)。引發體可以在單鏈DNA上移動,在dnaB亞基的作用下識別DNA複製起始位點起點位置。首先在前導鏈上由引物酶催化合成一段RNA引物,然後,引發體在滯後鏈上沿5'→3'方向不停的移動(這是一種相對移動,也可能是滯後鏈模板在移動,見後),在一定距離上反覆合成RNA引物供DNA聚合酶Ⅲ合成岡崎片段使用,引發體中許多蛋白因子的功能尚不清楚。但是,這些成份必須協同工作才能使引發體在滯後鏈上移動,識別合適的引物合成位置,並將核苷酸在引發位置上聚合成RNA引物。由於引發體在滯後鏈模板上的移動方向與其合成引物的方向相反,所以在滯後鏈上所合成的RNA引物非常短,一般只有3-5個核苷酸長。而且,在同一種生物體細胞中這些引物都具有相似的序列,表明引物酶要在DNA滯後鏈模板上比較特定的位置(序列)上才能合成RNA引物。
 
為什麼需要有RNA引物來引發DNA複製起始位點呢?這可能儘量減少DNA複製起始位點起始處的突變有關。DNA複製起始位點開始處的幾個核苷酸最容易出現差錯,因此,用RNA引物即使出現差錯最後也要被DNA聚合酶Ⅰ切除,提高了DNA複製起始位點的準確性。RNA引物形成後,由DNA聚合酶Ⅲ催化將第一個脫氧核苷酸按鹼基互補原則加在RNA引物3'-OH端而進入DNA鏈的延伸階段。

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