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DNA聚合酶

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DNA聚合酶，又称DNA依赖的DNA聚合酶（DNA—dependent DNA polymerase，DNA pol），它是以亲代DNA为模板，催化底物dNTP分子聚合形成子代DNA的一类酶。此酶最早是美国科学家Arthur Komberg于1957年在大肠杆菌中发现的，被称为DNA聚合酶Ⅰ（DNA polymerase Ⅰ，简称polⅠ）以后陆续在其他原核生物及真核生物中找到了多种DNA聚合酶。这些DNA聚合酶的共同特征为：①具有5’→3’聚合酶活性，这就决定了DNA只能沿着5’→3’方向合成；②需要引物，DNA聚合酶不能催化DNA新链从头合成，只能催化dNTP加入核苷酸链的3'-OH末端。因而复制之初需要一段DNA引物的3’一OH端为起点，合成5’→3’方向的新链

历史

1953年，沃森和克里克发表了经典论文，描述DNA的化学结构，而一些科学家对它的重要性提出了最初的质疑。两人在论文中提出，DNA的复制原理仍有待确定。当时，美国生物化学家阿瑟·科恩伯格正在密苏里州圣路易斯市的华盛顿大学微生物学系工作，他认可了这篇论文的重要意义。由此，他开始对机体合成核酸的过程产生了兴趣，尤其是合成DNA。他在这些研究中使用的是相对简单的大肠杆菌，1956年，他发现了装配DNA基本单位的酶。这种酶被称为DNA聚合酶Ⅰ，它以几种不同的变体出现在所有的生物体中。科恩伯格在论文中描述了这些发现，他的论文起初不免遭拒，但之后于1957年被著名的《生物化学期刊》接受并发表。1959年，因为确定了“DNA的生物合成机制”，他成为诺贝尔奖的共同获得者之一。

DNA聚合酶Ⅰ(pol Ⅰ)的发现对生物学研究有着非常重要的意义，因为它在生命过程中起着核心作用，令我们认识到DNA如何进行复制与修复。在细胞分裂之前，pol Ⅰ会复制细胞DNA的所有成分。接着，母细胞将其DNA副本传递给每一个子细胞，由此将遗传信息代代相传。科恩伯格发现pol Ⅰ能读取完整的DNA链，并以之作为模板合成一条新链，后者与原DNA链完全相同——这个过程和复印机复制文件没什么区别。

不过，复印机在复制文件时是机械性的，它并不在乎文件的内容，与此不同的是，DNA聚合酶7个子类中的某些成员能够校对原始DNA模板，侦查、移除并改正错误，从而生产出一条无误的新DNA链，这其中就包括DNA聚合酶Ⅰ。其他的DNA聚合酶只能复制不能修复，因此它们能够保留基因组中的突变，或是令细胞死亡

特性

DNA聚合酶有多种，E.coli就有三种。通常DNA聚合酶具有以下共同特点：

①需要DNA模板，因此这类酶又称为依赖DNA的DNA聚合酶；

②需要RNA或DNA作为引物(primer)，即DNA聚合酶不能从头催化；

③催化dNTP加到引物的3'-OH末端，其速率为1000nt/min，因而DNA合成的方向是5’到3'；

④三种DNA聚合酶都属于多功能酶，它们在DNA复制和修复过程的不同阶段发挥作用

种类

原核生物

大肠杆菌DNA聚合酶DNA聚合酶最早在E.coli中发现，到目前为止已确定有5种类型，分别为DNA聚合酶Ⅰ、DNA聚合酶Ⅱ、DNA聚合酶Ⅲ、DNA聚合酶Ⅳ和DNA聚合酶V，都与DNA链的延长有关。

其中DNA聚合酶I、Ⅱ、Ⅲ研究得比较明确