复制体

复制体是执行 DNA 复制的复杂分子机器。 复制体首先将双链 DNA 解开成两条单链。 对于每条产生的单链，合成了一个新的 DNA 互补序列。 总结果是形成两个新的双链 DNA 序列，它们是原始双链 DNA 序列的精确拷贝。

就结构而言，复制体由两个复制聚合酶复合物组成，其中一个合成前导链，而另一个合成滞后链。 复制体由许多蛋白质组成，包括解旋酶、RFC、PCNA、促旋酶/拓扑异构酶、SSB/RPA、引物酶、DNA 聚合酶 III、RNAse H 和连接酶。

对于原核生物，每个分裂的类核（包含非细胞核的遗传物质的区域）需要两个复制体进行双向复制。 两个复制体在细胞中间的两个分叉处继续复制。 最后，随着终止位点的复制，两个复制体从 DNA 中分离出来。 复制体保留在细胞中固定的细胞中间位置，附着在膜上，模板 DNA 穿过它。 DNA 通过位于细胞膜上的固定复制体对供给。

对于真核生物，在整个染色体的复制起点处形成大量复制气泡。 与原核生物一样，需要两个复制体，一个位于复制泡末端的每个复制叉处。 由于染色体大小的显着差异以及高度浓缩染色体的相关复杂性，真核生物中 DNA 复制过程的各个方面（包括末端阶段）的特征不如原核生物。

复制体是一个系统，其中各种因素协同工作以解决 DNA 复制的结构和化学挑战。 染色体大小和结构因生物体而异，但由于 DNA 分子是所有生命形式的遗传信息库，因此许多复制挑战和解决方案对于不同的生物体都是相同的。 因此，解决这些问题的复制因子在结构、化学、功能或序列方面高度保守。 一般的结构和化学挑战包括以下内容：

• 复制起点处的高效复制体组装（起点识别复合物或某些生物体中的特定复制起点序列）
• 将双链分离成前导和滞后模板链（解旋酶）
• 保护前导链和滞后链在双链体分离后免受损坏（SSB 和 RPA 因素）
• 引发前导和滞后模板链（引物酶或 DNA 聚合酶 α）
• 确保持续合成能力（钳加载因子、环状钳蛋白、链结合蛋白）
• 高保真 DNA 复制（DNA 聚合酶 III、DNA 聚合酶 delta、DNA 聚合酶 epsilon。由于它们的结构和化学性质，它们本质上都具有较低的错误率。）
• 纠错（复制聚合酶活性位点感知错误；复制聚合酶的 3' 至 5' 核酸外切酶域修复错误）
• 尽管存在反平行结构（复制叉结构、复制聚合酶的二聚化），但前导链和滞后链的同步聚合
• 引物去除（DNA 聚合酶 I、RNAse H、瓣状核酸内切酶，如 FEN1 或其他 DNA 修复因子）
• 在冈崎片段（连接酶）之间的间隙处形成磷酸二酯键

一般来说，DNA 复制的挑战涉及分子的结构、分子的化学性质，以及从系统的角度来看，结构和化学性质之间的潜在关系。

许多与 DNA 复制相关的结构和化学问题都是由在生物体中高度保守的分子机制管理的。 本节讨论复制体因子如何解决 DNA 复制的结构和化学挑战。

DNA 复制始于称为复制起点的位点。 在具有小基因组和简单染色体结构的生物体中，例如细菌，每条染色体上可能只有几个复制起点。

具有大型基因组和复杂染色体结构的生物体，例如人类，可能有数百甚至数千个分布在多条染色体上的复制起点。

DNA 结构随时间、空间和序列而变化，人们认为这些变化除了在基因表达中发挥作用外，还在 DNA 合成过程中的复制体组装中发挥积极作用。