DNA轉(zhuǎn)錄不需要單獨(dú)的解旋酶

DNA轉(zhuǎn)錄需要還是不需要單獨(dú)的解旋酶，這是目前教師和學(xué)生及資料中都很有爭議的一個(gè)問題。筆者認(rèn)為，DNA轉(zhuǎn)錄不需要單獨(dú)的解旋酶。下面，我結(jié)合自己的理解及文獻(xiàn)資料分析，談幾點(diǎn)看法。

一、教材中沒提到，因此不能說DNA轉(zhuǎn)錄需要單獨(dú)的解旋酶

生物必修二“遺傳與進(jìn)化”中，講DNA復(fù)制時(shí)在解旋酶的作用下把兩條螺旋的雙鏈解開，而在講DNA轉(zhuǎn)錄時(shí)只提到RNA聚合酶。有些教師類比DNA復(fù)制，說DNA轉(zhuǎn)錄時(shí)也要解旋酶的作用是不正確的。

二、《教師用書》及安徽卷考試說明中指明是RNA聚合酶將DNA雙螺旋兩條鏈之間的氫鍵斷開

《教師用書》中指出：“基因的轉(zhuǎn)錄是由RNA聚合酶催化進(jìn)行的?！被虻纳嫌尉哂薪Y(jié)合RNA聚合酶的區(qū)域，叫做啟動(dòng)子。啟動(dòng)子是一段具有特定序列的DNA，具有和RNA聚合酶特異性結(jié)合的位點(diǎn)，決定了基因轉(zhuǎn)錄的起始位點(diǎn)。RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合后，在特定區(qū)域?qū)NA雙螺旋兩條鏈之間的氫鍵斷開，使DNA解旋，形成單鏈區(qū)，以非編碼鏈為模板合成RNA互補(bǔ)鏈的過程就開始了[1]。從此處可以看出，是RNA聚合酶將DNA雙螺旋兩條鏈之間的氫鍵斷開，所以不需要單獨(dú)的解旋酶。此外，2012年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試安徽卷考試說明中指出：“DNA復(fù)制時(shí)，雙鏈打開形成單鏈，需要解旋酶的幫助；RNA轉(zhuǎn)錄過程中，聚合酶中也有亞基擔(dān)負(fù)解鏈功能?！庇梢钥梢钥闯觯琑NA聚合酶中也有亞基擔(dān)負(fù)解鏈功能，所以不需要單獨(dú)的解旋酶。

三、資料文獻(xiàn)中點(diǎn)明DNA轉(zhuǎn)錄不需要單獨(dú)的解旋酶

1.原核生物RNA聚合酶有直接解鏈功能

大多數(shù)原核生物RNA聚合酶的組成是相同的，大腸桿菌RNA聚合酶由2個(gè)α亞基、1個(gè)β亞基、1個(gè)β′亞基和1個(gè)ω亞基組成，稱為核心酶。它加上1個(gè)σ亞基后則成為聚合酶全酶（holoenzyme），相對分子質(zhì)量為4.65×105。研究發(fā)現(xiàn)，由β和β′亞基組成聚合酶的催化中心，它們在序列上和真核生物RNA聚合酶的兩個(gè)大亞基有同源性。β亞基能與模板DNA、新生RNA鏈及核苷酸底物相結(jié)合。σ因子可以極大地提高RNA聚合酶對啟動(dòng)子區(qū)DNA序列的親和力，加入σ因子以后，RNA聚合酶全酶識(shí)別啟動(dòng)子序列的特異性總共提高了107倍[2]。資料顯示，原核生物RNA聚合酶有直接解鏈功能。

2.真核生物RNA聚合酶有解鏈功能

真核生物的RNA聚合酶分三類：RNA聚合酶Ⅰ，存在于核仁中，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物rRNA；RNA聚合酶Ⅱ，存在于核質(zhì)中，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA；RNA聚合酶Ⅲ，存在于核質(zhì)中，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物tRNA。真核生物RNA聚合酶一般由8～14個(gè)亞基所組成，相對分子質(zhì)量超過5×105。轉(zhuǎn)錄的基本過程都包括模板識(shí)別（啟動(dòng)子的選擇）、轉(zhuǎn)錄起始、通過啟動(dòng)子及轉(zhuǎn)錄的延伸和終止。模板識(shí)別主要指RNA聚合酶與啟動(dòng)子DNA雙鏈相互作用并與之相結(jié)合的過程。轉(zhuǎn)錄起始前，啟動(dòng)子附近的DNA雙鏈分開形成轉(zhuǎn)錄泡，以促使底物核糖核苷酸與模板DNA的堿基配對。大多數(shù)原核生物RNA聚合酶的組成是相同的，σ因子的作用是負(fù)責(zé)模板鏈的選擇和轉(zhuǎn)錄的起始。原核生物中，啟動(dòng)子選擇階段包括RNA聚合酶全酶對啟動(dòng)子的識(shí)別，聚合酶與啟動(dòng)子可逆性結(jié)合形成封閉復(fù)合物（closed complex）。真核生物RNA聚合酶Ⅱ所形成的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物除了RNA聚合酶之外，真核生物轉(zhuǎn)錄起始過程中至少還需要7種輔助因子參與，如TBP、TFIIA、TFII、TFIID、TFIIE、TFIIF和TFIIH。在RNA聚合酶與啟動(dòng)子相互作用的過程中，聚合酶首先與啟動(dòng)子區(qū)閉合雙鏈DNA相結(jié)合，形成二元閉合復(fù)合物，然后經(jīng)過解鏈得到二元開鏈復(fù)合物。從中可以看出，轉(zhuǎn)錄實(shí)際上是RNA聚合酶、轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子和啟動(dòng)子區(qū)各種調(diào)控元件相互作用的結(jié)果，不需要單獨(dú)的解旋酶。

參考文獻(xiàn)

[1]朱正威，趙占良.生物必修二遺傳與進(jìn)化（第2版）[M].北京：人民教育出版社，2007.

[2]王鏡巖，朱圣庚，徐長法.生物化學(xué)（上冊）（第3版）[M].北京：高等教育出版社，2002.

（責(zé)任編輯 杜 華）