常見種類的連接酶和作用機制

1、T4DNA連接酶

T4DNA連接酶是目前應用比較多的病毒基因組編碼的DNA連接酶，在基因重組中廣泛使用。噬菌體類型較多，目前研究發現T4噬菌體能夠合成T4DNA連接酶，并且已經能夠從被T4嗜菌體感染的大腸桿菌中提取該酶，此外科學家也已經定位該酶的合成基因，即噬菌體T4的30基因。T4DNA連接酶具有連接黏性末端和平末端的作用，研究人員總結DNA片段的連接過程，認為整個DNA連接反應可以通過三個連續步驟來完成：

（1）ATP通過斷裂最后一個高能磷酸鍵釋放能量，同時產生的AMP和T4DNA連接酶利用ATP水解釋放的能量形成E-AMP復合物；

（2）所形成的E-AMP復合物可以識別DNA雙鏈之前被切開的切口，識別之后AMP會脫離E-AMP復合物并與DNA的5’-P基團結合；

（3）需要連接的另外一段DNA分子片段的3’-OH會攻擊第二步形成5’-P-AMP，3’-OH和磷酸基團殘基發生反應形成磷酸二酯鍵，同時釋放出一個AMP。

2、 真核生物DNA連接酶

真核生物存在3種ATP依賴型DNA連接酶——DNA連接酶Ⅰ、DNA連接酶Ⅲ和DNA連接酶Ⅳ。研究顯示，DNA連接酶Ⅰ和DNA連接酶Ⅳ廣泛分布于真核生物中，如植物界和動物界，DNA連接酶Ⅲ則主要分布于脊椎動物中。

目前科學家認為，在真核生物DNA復制過程中，起到連接作用的可能主要是DNA連接酶Ⅰ，DNA連接酶Ⅰ活性的調節與其氨基端有關，在其氨基端靠近活性中心有一個特定的部位，該部位可以通過磷酸化作用來調節DNA連接酶Ⅰ的活性。DNA連接酶Ⅰ的作用就是將DNA復制時復制叉處形成的不連續的后隨鏈（岡崎片段）連接起來。在此過程中DNA連接酶Ⅰ并不是單獨起作用，而是需要和多種蛋白因子密切合作共同完成。在真核生物DNA復制時，后隨鏈是由DNA聚合酶α催化合成的，DNA聚合酶α先催化合成一段引物，然后依賴DNA聚合酶δ與增殖細胞核抗原（持續復制因子），從引物開始合成DNA，然后引物通過降解出去。此外，在損傷的DNA的堿基修復中，DNA連接酶Ⅰ也同樣起到重要的作用。首先細胞內的特異性的核酸內切酶和外切酶特異性識別損傷部位，在DNA單鏈損傷部位的附近進行剪切，切除一段DNA，然后DNA聚合酶以另一條完整的DNA鏈作為模版進行修復合成重新合成這段DNA，最后由DNA連接酶Ⅰ將缺口連接。