Independent and Stochastic Action of DNA Polymerases in the Replisome

回复 生物 DNA聚合酶 解旋酶 DNA复制 滞后 遗传学 DNA 聚合酶 初级 细胞生物学 DNA钳 细菌圆形染色体 生物物理学 聚合酶链反应 基因 核糖核酸 数学 逆转录酶 统计
作者
James E. Graham,Kenneth J. Marians,Stephen C. Kowalczykowski
出处
期刊:Cell [Cell Press]
卷期号:169 (7): 1201-1213.e17 被引量:156
标识
DOI:10.1016/j.cell.2017.05.041
摘要

It has been assumed that DNA synthesis by the leading- and lagging-strand polymerases in the replisome must be coordinated to avoid the formation of significant gaps in the nascent strands. Using real-time single-molecule analysis, we establish that leading- and lagging-strand DNA polymerases function independently within a single replisome. Although average rates of DNA synthesis on leading and lagging strands are similar, individual trajectories of both DNA polymerases display stochastically switchable rates of synthesis interspersed with distinct pauses. DNA unwinding by the replicative helicase may continue during such pauses, but a self-governing mechanism, where helicase speed is reduced by ∼80%, permits recoupling of polymerase to helicase. These features imply a more dynamic, kinetically discontinuous replication process, wherein contacts within the replisome are continually broken and reformed. We conclude that the stochastic behavior of replisome components ensures complete DNA duplication without requiring coordination of leading- and lagging-strand synthesis. PAPERCLIP.
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