前導鏈(leading strand)是指在脫氧核糖核酸復制叉中,沿3′→5′端的模板鏈以連續方式合成的DNA新鏈,因其合成較早,被稱作前導鏈。
DNA的雙螺旋結構中的兩條鏈是反向平行的,在DNA復制過程中,雙鏈DNA被解旋成前導鏈和滯后鏈,分別作為復制模板,前導鏈和滯后鏈則共同形成一個被稱作“復制叉”的結構。在前導鏈中,聚合酶可以連續移動,即連續合成,直接產生一條新的雙鏈DNA。
當復制開始解鏈時,親代DNA分子中一條母鏈的方向為5'—3',另一條母鏈的方向為3'—5'。由于脫氧核糖核酸聚合酶只能催化5'—3'方向合成,在以3'—5'方向的母鏈為模板時,DNA1U沿5'—3'方向連續復制,復制速度較快,完成復制較早。
原因
在真核生物細胞內,DNA的兩條鏈都作為模板同時合成兩條新的DNA鏈。由于DNA分子的兩條鏈是反向平行的,從一個方向看去,一條鏈是從5'→3'走向,另一條鏈則是3'→5'.DNA復制時,不管以哪條鏈作模板,新鏈的合成始終是按5'→3'方向進行的。隨著雙鏈的打開,由起始點形成復制叉后,新合成的兩條方向相反的鏈中,一條鏈的合成方向與復制叉前進方向是一致的,合成就能順利地連續進行;另一條鏈的合成方向則與復制叉前進方向相反。
發現
1968年,日本生化學者岡崎等人用3H-胸腺核酸培養大腸桿菌,發現短時間內首先合成的是較短的脫氧核糖核酸片段,接著再出現較大的分子。這說明這條新鏈是一段一段地,不連續合成的。這些DNA片段稱岡崎片段.
岡崎片段的形成是從核糖核酸引物的3'-OH末端開始的,DNA聚合酶α催化這一反應,它以脫氧核苷三磷酸為底物,依據堿基互補原則,以分開的一條DNA鏈為模板,合成新的互補鏈。合成的方向仍然為5'→3'.一旦岡崎片段達到這一長度,引發酶與DNA聚合酶α形成的復合體便從DNA上解離下來.RFC結合到這一延長的引物上,并組裝到PCNA滑動夾上,然后DNA聚合酶δ(polδ)結合到PCNA上并完成岡崎片段的最終長度130-200bp.當它遇到原先已形成的岡崎片段5`末端時,polδ/PCNA配位化合物從脫氧核糖核酸上釋放下來,見圖(12-4).
兩條鏈均按5'到3'方向合成,一條鏈3'末端的方向朝著復制叉前進的方向,可連續合成,稱前導鏈(leading strand).另一條鏈5'末端朝著復制叉,合成是不連續的,形成岡崎片段,此鏈稱后隨鏈(lagging strand).
參考資料 >
遺傳學名詞(續).中國科技術語.2023-12-22
DNA復制體結構和工作原理首次被揭示.國家自然科學基金委員會.2023-12-23
Cell改寫教科書:首次親眼見證!DNA復制與想象不同.中國數字科技館.2023-12-23
DNA的合成(復制).新浪教育.2023-12-23
第十六章 DNA的生物合成(TheBiosynthesis of DNA).河南大學藥理教研室.2023-12-23