DNA复制：方法和步骤——DNA Replication Methods and Protocols

作者：Sonya Vengrova , Jacob Z. Dalgaard

索书号：Q523/D629v/2009/Y

ISBN: 978-1-60327-814-0

藏书地点：武大外教中心

DNA复制是指DNA双链在细胞分裂以前的分裂间期进行的复制过程，复制的结果是一条双链变成两条一样的双链(如果复制过程正常的话)，每条双链都与原来的双链一样。这个过程通过边解旋边复制和半保留复制机制得以顺利完成。DNA复制主要包括引发、延伸、终止三个阶段。

DNA复制是生物遗传的基础，是所有生物体中最基本的过程。而这一过程是半保留复制，是以最开始的双链分子中的一条作为模板进行DNA复制，产生两个完全一致的DNA分子。细胞水平的校正和纠错机制能确保非常精确地复制DNA的拷贝。DNA复制发生在基因组的特定位置也就是起始点，DNA分子在起始点形成复制叉开始复制。DNA复制从起始序列开始单向或双向进行。合成DNA双螺旋的两条链是反向平行排列的，其中一条链的起始端与另一条链的末尾端平行排列在一起，每一个复制叉只有一条链是按照从尾到头的正确方向指导新链从头到尾方向合成。根据这条指导链，DNA复制持续向前合成复制叉。DNA复制不能沿滞后链进行，也就是说，从头到尾的DNA链，直到已经复制了足够长度的DNA分子，否则DNA复制不会继续沿着模本链进行复制，DNA复制于是从新合成复制叉处分开。在复制过程中必须暂停并等待更多的亲本DNA链片段，而此时整个长度只是沿着开始到结束方向前进了一小段距离。DNA复制为边解旋边复制，原核生物一般是单个复制起点，真核生物多个复制起点。

DNA在复制的时候，在DNA解旋酶的作用下，双链首先解开，形成了复制叉，而复制叉的形成则是由多种蛋白质和酶参与的较复杂的复制过程。DNA在复制前不仅为双螺旋而且处于超螺旋状态，而超螺旋状态的存在为解链前的必须结构状态，参与解链的除解链酶外有一些特定蛋白质，比如大肠杆菌中的Dna蛋白等。一旦DNA局部双链被解开，就必须有ssbDNA蛋白以稳定解开单链，保证此局部不会恢复为双链。两条单链DNA复制的引发过程是有所差异，可是不论是前导链还是后随链，都需要一段RNA引物用于开始子链DNA合成。因此前导链和后随链的差别在于前者从复制起始点开始按5'-3'持续的合成下去、不形成冈崎片段、后者则随着复制叉的出现、不断合成长约2-3kb的冈崎片段。

因为DNA的两条链是反向平行的，所以在复制叉附近解开的DNA链，一条为5'到3'方向，另一条为3'到5'方向，两个模板极性是不同。所有已知DNA聚合酶合成方向均为5'到3'方向，不为3'到5'方向，所以无法解释DNA的两条链同时进行复制的问题。解释DNA两条链各自模板合成子链等速复制现象，日本的学者冈崎(Okazaki)等人提出了DNA的半不连续复制(semidiscontinuous replication)模型。在1968年，冈崎用3H脱氧胸苷短时间标记大肠杆菌，提取DNA，变性之后用超离心方法得到了许多3H标记的，被后人称作为冈崎片段的DNA。延长标记时间之后，冈崎片段可转变为成熟的DNA链，所以这些片段必然是复制过程中的中间产物。另一个实验也证明DNA复制过程里首先合成较小的片段，即用DNA连接酶温度敏感突变株进行的试验，在连接酶不起作用的温度中，便产生大量小DNA片段积累，表明DNA复制过程里至少有一条链首先合成较短的片段，之后再由连接酶链成大分子DNA。一般说，原核生物的冈崎片段比真核生物长。深入研究还可证明，前导链的连续复制与滞后链的不连续复制在生物界具有普遍性，故称为DNA双螺旋的半不连续复制。

DNA新生链的合成由DNA聚合酶Ⅲ所催化，然而，DNA必须由螺旋酶在复制叉处边移动边解开双链。这样就产生了一种拓扑学上的问题:由于DNA的解链，在DNA双链区势必产生正超螺旋，在环状DNA中更为明显，当达到一定程度后就会造成复制叉难再继续前进，从而终止DNA复制。在DNA上也存在着复制终止位点，DNA复制将在复制终止位点处终止，并不一定等全部DNA合成完毕。但对复制终止位点的结构和功能了解甚少，有待进一步研究。

《DNA复制：方法和步骤》一书于2009年由Humana Press出版，作者是Sonya Vengrova和Jacob Z. Dalgaard。

《DNA复制：方法和步骤》一书中，专家研究人员介绍了用于研究DNA复制的技术和方法，重点是最近的技术发展，讨论的主题主要包括五个部分，DNA复制的机制和基本知识，DNA复制的分析方法，全基因组分析方法，研究DNA复制的生物化学与生物物理学方法，研究DNA复制的细胞生物学和遗传学方法。《DNA复制：方法和步骤》一书从各个方面讲解了DNA复制的基础内容和研究方法，旨在为想要进一步研究DNA复制的研究人员提供简明易懂的介绍以及方法技术指导。

《DNA复制：方法和步骤》一书作为分子生物学专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：

1、本书分为五个部分，既讲解了DNA复制过程的基础知识，还讲解了深入研究DNA复制的方法和技术，是一本应用性很强的书籍，对于想要学习如果研究DNA复制的研究人员来说是一本很有意义的指导书籍。

2、每个部分都分为很多的小章节，每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，我们能够从中了解到DNA复制相关的专业知识以及最新的前沿进展。

总的说来，《DNA复制：方法和步骤》一书为想要了解DNA复制研究方法的人员提供了清晰的导读路径，作为分子生物学领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。

本书目录：

第一部分：回顾

1. DNA复制起始

Stephen J. Aves

2. DNA复制叉蛋白

Ulrich Hübscher

3. 随机和特定于站点的复制终止

Jacob Z. Dalgaard, Trevor Eydmann, Milana Koulintchenko, Suha Sayrac, Sonya Vengrova, and Tomoko Yamada-Inagawa

4. DNA复制的检查点调控

Erik Boye, Henriette C. Skjølberg, and Beáta Grallert

5.基因组学、DNA复制与癌症

John Herrick and Aaron Bensimon

第二部分：单位点复制分析方法

6. 复制起始点映射：方法和含义

Sapna Das-Bradoo and Anja-Katrin Bielinsky

7. 从复杂基因组中分离含复制中间体的限制性片段用于双向凝胶分析

Larry D. Mesner, Pieter A. Dijkwel, and Joyce L. Hamlin

8. 质粒DNA复制中间体的双向琼脂糖凝胶拓扑分析

Olivier Hyrien

9. 中性-碱性双向凝胶电泳分析端粒DNA复制

Svetlana Makovets

10. 染色质免疫沉淀复制因子随复制叉的移动

Jordan B. Rapp, Alison B. Ansbach, Chiaki Noguchi, and Eishi Noguchi

11. 密度转移法分析DNA复制叉的进展

José Antonio Tercero

12. 定点复制点的高分辨率映射

Sonya Vengrova and Jacob Z. Dalgaard

13. 无核非洲爪蟾卵提取物中DNA的复制

Ronald Lebofsky, Tatsuro Takahashi, and Johannes C.Walter

第三部分：全基因组分析方法

14. 用寡核苷酸DNA微阵列分析复制蛋白与染色质结合的芯片

Christopher J. Viggiani, Jennifer G. Aparicio, and Oscar M. Aparicio

15. 用拷贝数变化实验分析原始激活模式

Miruthubashini Raveendranathan and Anja-Katrin Bielinsky

16. 比较基因组学和重组Ars法检测复制来源

Conrad A. Nieduszynski and Anne D. Donaldson

17. 从复杂基因组中分离含有复制来源的限制性片段

Larry D. Mesner and Joyce L. Hamlin

18. 碱性蔗糖梯度离心在DNA损伤后DNA复制分析中的应用

Sascha Raschke, Jun Guan, and George Iliakis

第四部分：生物化学与生物物理学方法

19. 重组DNA延伸蛋白的分离

Barbara Bohacek, Elena Ferrari, and Ulrich Hübscher

20. 螺旋酶活性的体外研究

Jeong-Hoon Kim and Yeon-Soo Seo

21. 2-氨基嘌呤荧光技术在DNA聚合酶功能研究中的应用

Linda J. Reha-Krantz

22. 原核生物DNA复制的单分子观察

Nathan A. Tanner and Antoine M. van Oijen

第五部分：细胞生物学和遗传学方法

23. 哺乳动物细胞核DNA复制位点的可视化

Daniela S. Dimitrova

24. 细胞周期同步分析

Douglas D. Luche and Susan L. Forsburg

25. 流式细胞术测定裂变酵母DNA含量