DNA 复制分子机制的研究一直是生命科学中最基本的问题之一。近日，美国国立卫生研究院杰出研究员杨薇课题组揭示了 DNA 复制体的结构和工作原理，相关成果发表在《科学》上。
DNA 的复制由多个蛋白组成的复制体协同完成，这些蛋白包括 DNA 聚合酶、DNA 螺旋酶、引发酶和若干辅助蛋白。早在 60 年前，人们就已经确认 DNA 是遗传物质，并且解析出了 DNA 的双螺旋结构。然而直到今天，复制体如何在 DNA 上组装并协同完成复制，依然没有明确的答案。
研究人员利用冷冻电镜技术，研究了模式生物 T7 噬菌体的 DNA 复制机制，并获得了第一个复制体复制 DNA 的三维结构。
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。
研究者发现，DNA 聚合酶、螺旋酶和引发酶紧密结合在 “T 形” 的复制叉周围，形成一个多层紧密分子结构。前导链和滞后链分别被 DNA 聚合酶和 DNA 螺旋酶捕获，两个酶向相反的方向拉伸母链 DNA，协同完成母链 DNA 的解旋。先导链直接被 DNA 聚合酶复制，而滞后链穿过螺旋酶后，先后被滞后链上的引发酶和 DNA 聚合酶捕获，作为复制模板被复制。
研究人员捕捉到复制体尤其是螺旋酶在复制过程中的多个分子构象，揭示了 DNA 复制的动态过程。这项研究是科学家第一次看到真正的复制叉。
相关论文信息：
Structures and operating principles of the replisome