複製型指某種核酸處於複製狀態的各種分子結構。更多地用於指RNA或單股DNA病毒複製期間形成的雙螺旋中間體。與之相聯繫的主要有複製型DNA，複製型基因克隆，複製型轉座等過程，而複製型轉座又可分為兩種，一種需要RNA作為中間產物，一類不需要RNA作為中間產物。
基本介紹
- 中文名：複製型
- 外文名：replicative form
- 狀態：某種核酸處於複製狀態
- 利用的酶：宿主的DNA聚合酶等
- 形成物：雙螺旋中間體
- 舉例：複製型DNA等
DNA的複製型,複製型轉座,不需要RNA中間物的複製型轉座,需要RNA中間物的複製型轉座,複製型基因的克隆,
DNA的複製型
在未受照射的細菌中，複製位點(replicating site)或生長點開始於DNA分子的起始點，並且複製點圍繞環形分子半保留地發生複製。照射後，合餅套用溴尿嘧啶標記和氯化銫梯度離心的方法觀察到複製型與正常不同。在此方法中，用3H一胸腺嘧啶預先標記大腸桿菌幾個世代。預先標記的細胞或受照射或不受照射，然後用14C一溴尿嘧啶進行培養。摻入的14C放射性表現出與新複製的DNA部分有關。將細菌DNA進行氯化銫梯度離心時，3×109道爾頓的DNA分子被分成平均大小為6×106到1.6×107道爾頓的斷片，根據浮力密度可分成三種類型的斷片。一型是輕的DNA(1.710)由兩條無溴尿嘧啶標記的鏈組成，另一型是混合DNA(1.754)由一條溴尿嘧啶標記的鏈和一條無溴尿嘧啶標記的鏈組成，第三型是重DNA(1.800)由兩條溴尿嘧啶標記的鏈組成。
在未受照射的細菌中，14C放射性出現於混合峰的位置，並且在一個世代期間隨著時間而增加。以後，在混合峰和重峰兩者均可見到14C放射性。這反映了正常細菌的一種半保留線性的複製型。但是，受照射的細菌，在照射後前10分鐘14C放射性首先出現於輕峰和混合峰之間的中間區域(即有限的複製)。到20分鐘時和以後，14C在混合峰中大量地出現，同時也開始在重峰中出現(即重複複製)，比未受照射細胞在重峰中出現早得多。即使重峰形成時，在照射細菌中仍保留一個輕峰。
受照射細菌的複製型可解釋如下。照後即刻短時間內，細菌能使已開始複製的DNA繼續進行複製，但不能開始新的複製。將細菌放到缺乏胺基酸的培養基或氯黴素中，可觀察到相似的中間峰，這一情況支持了上述構想。在此條件下，蛋白質合成受抑制，而只有已經複製的DNA能繼續複製。這與由一個無溴尿嘧啶的鏈和一個部分有溴尿嘧啶標記及部分無溴尿嘧啶標記混合的鏈組成的DNA的中間密度也是一致的。此類型的複製稱為“有限的複製”。但是，20分鐘以後細菌仍可再開始複製。由於蛋白質合成受抑制，可影響DNA合成的開始複製，故新蛋白質的合成，如複製點的蛋白質合成，對DNA複製的開始非常重要。推想DNA複製的啟動或生長點是受染色體其它位點的遠距離控制。在已複製的DNA部分(混合部分)中已形成複製點時，從這些點複製的一些DNA可包含兩條溴尿嘧啶標記的鏈或重DNA。這稱為“重複複製”。在照射時複製點的區域也觀察到重複複製。這種障礙可使DNA的某個部分的複製受抑制或延遲，因而造成照射細菌中持續存在一個輕峰。
複製型轉座
複製型轉座(replicative transposition)是將供體的轉座元件複製一份，插入到受體的靶位點。每轉座一次，轉座元件的拷貝數就增加一個。複製型轉座又可分作兩類，一類不需要RNA中間物，另一類需要RNA中間物。
不需要RNA中間物的複製型轉座
在不需要RNA中間物的複製型轉座過程中，轉座子一般由Y2一轉座酶催化進行滾環複製。使用此途徑進行複製的轉座子有IS91和Helitron，轉座過程一般有兩種機制。一種機制的複製和插入分開進行，具體步驟如下：①轉座酶切開轉座子起點處的一條鏈，酶的Tyr—OH與切口的5‘—磷酸基以酯鍵連線，切口的另一側為游離的3‘—OH。②以3’—OH作為引物，開始鏈取代合成。③鏈取代合成達到轉座子的終點，轉座酶在終點處切開同一條鏈，游離出單鏈轉座子。④新合成DNA鏈的3’—OH親核進攻轉座子終點5‘—磷酸基與酪氨酸形成的酯鍵，形成磷酸二酯鍵，並釋放出轉座酶。⑤轉座酶在受體分子的靶位點上切開DNA的一條鏈，酶與5‘—磷酸基形成酯鍵，並釋放出遊離的3’—OH。⑥被游離出來的單鏈轉座子用3’—OH親核進攻靶位點上5‘—磷酸基與酶形成的酯鍵，同時，受體分子靶位點上的3’—OH也親核進攻單鏈轉座子上5‘—磷酸基與酶形成的酯鍵，將單鏈轉座子插入到靶位點。隨後，在靶位點的另一條鏈上進行DNA的修複合成，生成轉座子的互補鏈。
另一種機制的複製與插入是同時進行的，具體步驟如下：①轉座子的起點和靶位點同時被轉座酶切開，酶的兩個酪氨酸一OH分別與兩個5‘—磷酸基形成酯鍵，釋放出兩個游離的3’—OH。②靶位點上的3’—OH進攻轉座子起點上5‘—磷酸基與酪氨酸形成的酯鍵，形成連線靶位點和轉座子起點的磷酸二酯鍵。③以轉座子起點的3’—OH為引物，開始DNA鏈的取代合成，在供體分子上合成轉座子的一條新鏈。④轉座酶在供體分子轉座子終點處的剪下，使供體分子單鏈轉座子的3’—OH游離出來，並進攻受體分子上5‘—磷酸基與酪氨酸形成的酯鍵，使供體分子的單鏈轉座子完全插入到靶位點上。⑤受體分子通過DNA的修複合成，生成轉座子的互補鏈。
上述兩種機制的結果是相同的，在轉座過程中，轉座子複製1次，在供體分子和受體分子上各有一條新合成的鏈。
需要RNA中間物的複製型轉座
逆轉錄轉座子都需要RNA中間物，但LTR逆轉錄轉座子和無LTR逆轉錄轉座子在轉座的具體步驟上有很大的差別。
LTR逆轉錄轉座子進行轉座時，形成cDNA的過程與逆轉錄病毒合成cDNA相同，雙鏈cDNA通過剪下一黏接轉座插入靶序列。無LTR逆轉錄轉座子的轉座過程較複雜，以LINE為例，轉座的基本過程如下：①在RNA polⅡ的催化下，由LINE-DNA轉錄生成LINE-mRNA。②LINE-mRNA進入細胞質，翻譯生成逆轉錄酶和內切核酸酶。③LINE-mRNA與翻譯產物一起返回細胞核，結合到受體DNA富含T的靶位點，複合體中的內切核酸酶在靶位點切開DNA的一條鏈，產生3'—OH和5‘—磷酸基，並形成RNA—DNA雜合分子短片段。④逆轉錄酶在靶位點的3'—OH上，以LINE-mRNA為模板，啟動逆轉錄，開始合成cDNA的第一條鏈。⑤靶位點上的第二條鏈被內切酶或宿主細胞內的核酸酶切開，產生3'—OH和5‘—磷酸基。新合成的cDNA第一條鏈與靶位點上的另一條鏈形成雙鏈短片段，以靶位點上的3'—OH為引物，合成cDNA的第二條鏈。⑥靶位點上的缺口被宿主DNA聚合酶填補，最終在受體DNA中新插入一個LINE。
複製型基因的克隆
將目的基因仍保留在染色體以外的克隆系統稱為複製型基因克隆系統，以區別整合到染色體上的整合型克隆系統。儘管有大量不同的噬菌體，但所有已知的乳球菌複製型克隆系統都是由質粒構建的。
圖1