什麼是DNA聚合酶

DNA聚合酶，又稱DNA依賴的DNA聚合酶（DNA—dependent DNA polymerase，DNA pol），它是以親代DNA為模板，催化底物dNTP分子聚合形成子代DNA的一類酶。此酶最早是美國科學家Arthur Komberg於1957年在大腸桿菌中發現的，被稱為DNA聚合酶Ⅰ（DNA polymerase Ⅰ，簡稱polⅠ）以後陸續在其他原核生物及真核生物中找到了多種DNA聚合酶。這些DNA聚合酶的共同特徵為：①具有5’→3’聚合酶活性，這就決定了DNA只能沿著5’→3’方向合成；②需要引物，DNA聚合酶不能催化DNA新鏈從頭合成，只能催化dNTP加入核苷酸鏈的3"-OH末端。因而複製之初需要一段DNA引物的3’一OH端為起點，合成5’→3’方向的新鏈。

E.coli的DNA pol Ⅰ涉及DNA損傷修復，在半保留複製中起輔助的作用。DNA polⅡ在修復損傷中也具有重要的作用。DNA polⅢ是一種多亞基的蛋白質，在DNA新鏈的從頭合成中起復制酶的作用。

複製的忠實性問題會影響到翻譯的精確性，這種忠實性主要依賴於鹼基的特異性配對。據估計每個鹼基對將有10-3。的機率會發生錯配，但實際的錯配率只有10-8~10-10，即每1000個細菌複製週期中，每個基因組只產生一次錯誤。DNA多聚酶能增加互補鹼基的特異性，該特異性主要表現在以下兩方面：

①能夠檢查進入的鹼基是否和模板互補，這時透過一個匹配的化學特點加以識別，這是合成前的一種預防措施，稱為合成前( presynthetic)錯誤控制；

②在新的鹼基加到鏈上以後，檢查鹼基是否配對。若發生錯配，將會把剛加上去的錯誤鹼基切除掉，這是校正控制( proofreading)。

細菌的三種DNA聚合酶都具有3 7硝’外切活性，逆DNA合成方向進行加工，提供校對功能。在鏈的延伸階段中，一個核苷酸進人生長鏈的末端，形成鍵，該酶就向前移一個鹼基對，準備下一個鹼基對的進入。若一個錯誤產生了，這個酶就向回退，切除最後加進來的這個鹼基，產生一個位點，然後被正確的鹼基取代。

不同DNA多聚酶聚合和校正之間的關係是不同的。有時，這些活性是由相同的蛋白質亞基產生的，但有時它們又還有不同的亞基。一個錯誤鹼基的排除實際上是十分複雜的，因為這種切除反應是由不同位點催化的。

DNA聚合酶（DNA polymerase）是細胞複製DNA的重要作用酶。

DNA聚合酶 , 以DNA為複製模板，從將DNA由5"端點開始複製到3"端的酶。

DNA聚合酶的主要活性是催化DNA的合成（在具備模板、 引物、dNTP 等的情況下）及其相輔的活性。

[1] 聚合作用：在引物RNA"-OH末端，以dNTP為底物，按模板DNA上的指令由DNApolⅠ逐個將核苷酸

[2]3"→5"外切酶活性──校對作用：這種酶活性的主要功能是從3"→5"方向識別和切除不配對的DNA 生長鏈末端的核苷酸。

[3]5"→3"外切酶活性── 切除修復作用：5"→3"外切酶活性就是從5"→3"方向水解DNA 生長鏈前方的DNA鏈，主要產生5"- 脫氧核苷酸。

[4] 焦磷酸解作用：DNApolⅠ的這種活性可以催化3"末端 焦磷酸解DNA分子。這種作用就是無機焦磷酸分解DNA 生長鏈，可以認為是DNA聚合作用的逆反應，而且這種水解DNA鏈作用需要有模板DNA的存在。（dNMP)n+XPPi←（dNMP)n-x+X(dNPPP）→DNA

[5]焦磷酸交換作用：催化dNTP末端的PPi同無機焦磷酸的交換反應。反應式為32P32Pi+dNPPP←dNP32P32P+PPi→DNA