前导链(leading strand)是指在脱氧核糖核酸复制叉中,沿3′→5′端的模板链以连续方式合成的DNA新链,因其合成较早,被称作前导链。
DNA的双螺旋结构中的两条链是反向平行的,在DNA复制过程中,双链DNA被解旋成前导链和滞后链,分别作为复制模板,前导链和滞后链则共同形成一个被称作“复制叉”的结构。在前导链中,聚合酶可以连续移动,即连续合成,直接产生一条新的双链DNA。
当复制开始解链时,亲代DNA分子中一条母链的方向为5'—3',另一条母链的方向为3'—5'。由于脱氧核糖核酸聚合酶只能催化5'—3'方向合成,在以3'—5'方向的母链为模板时,DNA1U沿5'—3'方向连续复制,复制速度较快,完成复制较早。
原因
在真核生物细胞内,DNA的两条链都作为模板同时合成两条新的DNA链。由于DNA分子的两条链是反向平行的,从一个方向看去,一条链是从5'→3'走向,另一条链则是3'→5'.DNA复制时,不管以哪条链作模板,新链的合成始终是按5'→3'方向进行的。随着双链的打开,由起始点形成复制叉后,新合成的两条方向相反的链中,一条链的合成方向与复制叉前进方向是一致的,合成就能顺利地连续进行;另一条链的合成方向则与复制叉前进方向相反。
发现
1968年,日本生化学者冈崎等人用3H-胸腺核酸培养大肠杆菌,发现短时间内首先合成的是较短的脱氧核糖核酸片段,接着再出现较大的分子。这说明这条新链是一段一段地,不连续合成的。这些DNA片段称冈崎片段.
冈崎片段的形成是从核糖核酸引物的3'-OH末端开始的,DNA聚合酶α催化这一反应,它以脱氧核苷三磷酸为底物,依据碱基互补原则,以分开的一条DNA链为模板,合成新的互补链。合成的方向仍然为5'→3'.一旦冈崎片段达到这一长度,引发酶与DNA聚合酶α形成的复合体便从DNA上解离下来.RFC结合到这一延长的引物上,并组装到PCNA滑动夹上,然后DNA聚合酶δ(polδ)结合到PCNA上并完成冈崎片段的最终长度130-200bp.当它遇到原先已形成的冈崎片段5`末端时,polδ/PCNA配位化合物从脱氧核糖核酸上释放下来,见图(12-4).
两条链均按5'到3'方向合成,一条链3'末端的方向朝着复制叉前进的方向,可连续合成,称前导链(leading strand).另一条链5'末端朝着复制叉,合成是不连续的,形成冈崎片段,此链称后随链(lagging strand).
参考资料
遗传学名词(续).中国科技术语.2023-12-22
DNA复制体结构和工作原理首次被揭示.国家自然科学基金委员会.2023-12-23
Cell改写教科书:首次亲眼见证!DNA复制与想象不同.中国数字科技馆.2023-12-23
DNA的合成(复制).新浪教育.2023-12-23
第十六章 DNA的生物合成(TheBiosynthesis of DNA).河南大学药理教研室.2023-12-23