本篇文章將整理真核生物DNA複製的重點。透過列點的方式，更容易清楚整個DNA複製的過程。
另外，除了真核生物外，若想了解原核生物的DNA複製的詳細內容，請參考原核生物的DNA複製 Prokaryotic DNA replication (詳細重點整理)。
DNA複製的方式
半保留複製(semiconservation)
半保留複製是DNA複製的方式。DNA進行複製時，雙股DNA會解旋(unwind)為單股，2條單股DNA再各自成為模板(template)。
半不連續合成(semidiscontinuous)
DNA複製是採半不連續合成的方式。意思是在複製過程中，會出現複製叉(replication fork)，其中有一股DNA是採取連續合成(leading strand)，另一股DNA是採取不連續合成(lagging strand)。
DNA複製需要的元素
- DNA模板(template)
- DNA 聚合酶(DNA polymerase)
- dNTP：也就是dATP、dTTP、dCTP、dGTP。
- RNA primer：
- Primer由primase及DNA polymerase α合成。
- Primer提供free 3’-OH來連接第一個核甘酸。
關於真核生物的DNA polymerase
1. DNA polymerase進行DNA複製的方向
- 新的DNA股是由5’到3’合成DNA。
- 由五碳糖的3’-OH和下一個核甘酸的α-磷酸形成新的磷酸雙酯鍵(phosphodiester bond)。
2. DNA polymerase的共同能力
利用DNA polymerase的構造達到以下能力，也因為具有這些能力，才可以達成DNA合成的高正確性：
- 確認新的DNA股加入的是dNTP，而不是NTP。
- 確認dNTP是否與模板(template)互補。
3. 真核生物的5種DNA polymerase
DNA polymerase α
- 負責與primase一起進行primer的合成。
DNA polymerase β
- 參與Base excision repair (BER)。
DNA polymerase γ
- 參與粒線體DNA的複製。
DNA polymerase δ
- 負責lagging strand DNA合成，且具有校正能力。
DNA polymerase ε
- 負責leading strand DNA合成，且具有校正能力。
關於校正(proofreading)的能力
- 指的是DNA polymerase具有3’→5’ exonuclease的活性，能將沒有正確互補的部分移除。
真核生物的DNA複製的過程
整體重點
- DNA以Trombone model的形式進行複製。
- 透過Trombone model的形式，使DNA polymerase δ及DNA polymerase ε分別協助leading strand及lagging strand一起進行合成。
- Trombone model上會有single strand binding protein (SSB)結合，防止單股DNA黏合變回雙股DNA，使DNA複製能夠順利進行。
階段重點
真核生物的DNA複製-initiation階段
Replicators
- replicators是一段序列，又稱為autonomously replicating sequence (ARS)。
- 真核生物具有多個replicators，但每次的複製並非所有的replicators都會同時參與。
- 由1個replicators啟動DNA複製，這1個單位稱為replicon。
- 在DNA複製時，會存在許多replicons。
- 真核生物在每個細胞周期(cell cycle)只發生一次DNA複製。
關於Pre-RC (Pre-replicative complex)
DNA複製的initiation階段又再分為2個階段，pre-RC的形成是在G1期，pre-RC的活化是在S期。
→ pre-RC的形成 (G1期發生)
- ARS被ORC (origin recognition complex)結合。
- 接著，CDC6及CDT1再結合ORC。
- CDC6及CDT1協助MCM2~7(helicase)結合到DNA上。
- 最終的complex稱作Pre-RC。
→ pre-RC的活化(S期發生)
- 在S期，kinase被活化，使CDC45及GINS結合MCM2~7，形成CMG complex (helicase為活化狀態)。此時，pre-RC活化。
真核生物的DNA複製-elongation階段
- 以Trombone model的形式進行複製。
- 在DNA polymerase α與primase一起合成primer後，DNA polymerase α與primase離開。
- DNA polymerase δ及DNA polymerase ε分別協助leading strand及lagging strand一起進行DNA合成。
真核生物的DNA複製-termination階段
End replication problem
- 因為真核生物的染色體為線狀，當完成DNA複製，會產生一些問題，稱為End replication problem。
- 因為RNA primer的移除，造成lagging strand變短，telomere為3’ overhang的特性。
常見問題
什麼是Pre-RC (Pre-replicative complex)？
在DNA複製的initiation階段，利用pre-RC的形成及pre-RC的活化，再分為2個階段，分別是G1期及S期。
而Pre-RC是指由ARS、ORC (origin recognition complex)、CDC6、CDT1、及MCM2~7(helicase)結合而形成的complex。
真核生物的5種DNA polymerase有哪些，它們各自的功能是什麼？
1.DNA polymerase α：負責與primase一起進行primer的合成。
2.DNA polymerase β：參與Base excision repair (BER)。
3.DNA polymerase γ：參與粒線體DNA的複製。
4.DNA polymerase δ：負責lagging strand DNA合成，且具有校正能力。
5.DNA polymerase ε：負責leading strand DNA合成，且具有校正能力。
