1.6&1.7 DNA聚合酶的结构——The Structure of DNA Polymerase

DNA聚合酶有很多种，大多数情况下，它们有着相同的基本结构，有些晶体学家叫它们“手”

Palm: 聚合酶结合引物-模板接头(PTJ)以及部分新合成的DNA

对所有聚合酶来说，这个结构有个有趣的特性，活性位点后面就是模板，黄色圈圈的是没配对的碱基，后面剩余的单链DNA呈$45度$弯曲，这很重要，因为那意味着活性位点附近唯一能配对的核苷酸，是紧接着前面配对完的那个，正与手掌发生着相互作用，手掌被认为是右边黄色大圈圈的区域

蛋白质如何结合所有的DNA？

Binds Phosphate Backbone

它与固定且无关序列的磷酸骨架结合，如果我说主要作用不是在骨架上呢？那它会在哪里结合？

它会与大沟(major groove)结合。大沟里的氢键供体和受体有很多有趣的类型，它们的区别很大

A：氢键受体 D：氢键供体 M：甲基 H：非极性氢

受体-受体-供体-氢(AADH)，氢是非极性的

氢-供体-受体-受体(HDAA)

受体-供体-受体(ADA),有个甲基(M),甲基会有很不一样的相互作用

甲基-受体-供体-受体(MADA)

按照你得到的碱基对，你能读到这个碱基对的所有信息，通过观察大沟，可以区分这是TA或是AT残基，或者分辨它是CG还是GC残基
Interactions that non-sequence specific but watson/ crick base pair specfic in minor groove

我们喜欢小沟(minor groove)，因为小沟除了中间的氢键不一样，每个碱基对两侧的氢键都是一样的，它们在完全相同的位置，无论碱基对是AT、CG、GC或是TA，小沟的氢键受体对都是一样的

在小沟中，其相互作用没有序列特异性，但有沃森-克里克碱基配对特异性，因为很多蛋白能非特异性地识别DNA，正是通过这种相互作用，这很重要，因为这使得聚合酶不仅能无视碱基对识别DNA，还能直接识别这就是碱基对

如果这里是AG，这就全乱套了，它们位置不对，聚合酶能察觉这点，如果这里是CC、CT或其它错配的碱基对，这使两个受体扭曲了，聚合酶会说“新合成的DNA不对”，它会对其作出反应，它不仅能检测出所有不同的序列，还能检测出碱基配对是不是正确，是不是遵循沃森-克里克碱基配对

dNTP binding is mediated by base pairing and binding to divalent metal cations($Mg^{+2}$)

dNTP(核苷酸)结合是由碱基配对介导的，还螯合了二价金属阳离子，通常是镁离子，如果你用EDTA类的二价阳离子螯合剂，可以使任何DNA聚合酶失活

这是个准备掺入的核苷酸，这里会形成氢键(黄色粗线)，氢键是结合核苷酸的一种方式，另一种则是三磷酸和一对二价金属阳离子间的作用，这可以在碱基配对外提供额外支持，把dNTP固定在正确位置，为催化提供条件

Finger Domain Closes On Bound dNTP

一旦上述图发生，另一件事情也会发生，那就是O-螺旋，这是fingers domain 指部结构的一部分。指部结构会在结合的dNTP周围开合，这就涉及O-螺旋，这是一种$\alpha$-螺旋

O-helix($\alpha$-helix)
Tyr-forms $\pi-\pi$ Bounds w/ Base ($\pi-\pi$键结合碱基)
Lys-Arg Bind Triphosphate(赖氨酸和精氨酸结合三磷酸盐)

这是由于酪氨酸的环状结构与掺入的核苷酸之间形成了$\pi-\pi$键，相互作用发生在六元环状结构部分，无论是有一个六元环和五元环的嘌呤，还是仅有一个六元环的嘧啶，都能和酪氨酸(Tyrosine)发生反应，这能促使O-螺旋靠近dNTP

赖氨酸(Lysine)和精氨酸(Arginine)也是如此，它们会和$\beta$位及$\gamma$位的磷酸相互作用，这些相互作用使得O-螺旋被压下来，压在碱基对的上面，其重要的作用是防止水解发生，因此，这时候水就不能进入活性部位，那么唯一能发生的反应就是，羟基进攻磷酸基团(右图橙色线)

这里显示了加入新核苷酸时，中间体的真实晶体结构，橙色是O-螺旋，粉红色的是酪氨酸。蓝色是赖氨酸，红色是精氨酸，它们和二磷酸产生相互作用，黑色为$\alpha、\beta、\gamma$位磷酸，绿色的为两个金属离子，负责固定住三磷酸盐，紫色为primer

O-螺旋被压的很紧密，催化反应发生了，那么接下去会发生什么？