DNAポリメラーゼ解離によって媒介される高精度の遅延鎖DNA複製

DNA複製の忠実度は、細胞が変異を発する速度の重要な要因です。2つの染色体DNA鎖の反平行方向により、1つの鎖（先頭鎖）はほとんど加工方法で複製され、もう1つの鎖（遅れた鎖）は岡崎フラグメントと呼ばれる短いセクションで合成されます。答えられていない根本的な質問は、2つのストランドが同じ本質的な忠実度でコピーされているかどうかです。ほとんどの実験システムでは、複製複合体には真核生物のDNAポリメラーゼδやεなど、各鎖の異なるDNAポリメラーゼが含まれているため、この質問に答えることは困難です。ここでは、この質問を調査しました。大腸菌では、レプリカーゼ（DNAポリメラーゼIIIホロ酵素）に同じポリメラーゼ（Pol III、DNAE遺伝子産物）の2つのコピーが含まれているため、2つのストランドが同じポリメラーゼによってコピーされます。。私たちのin vivo変異誘発データは、2つのDNA鎖が同じ精度でコピーされていないこと、そして驚くべきことに、遅れた鎖が最も忠実であることを示しています。この効果は、遅延鎖ポリメラーゼのより大きな解離性特性に起因すると仮定し、エラー除去の追加オプションを提供します。私たちの結論は、解離速度の増加を特徴とするDNAE抗媒介性ポリメラーゼによる結果によって強く裏付けられています。

The fidelity of DNA replication is a critical factor in the rate at which cells incur mutations. Due to the antiparallel orientation of the two chromosomal DNA strands, one strand (leading strand) is replicated in a mostly processive manner, while the other (lagging strand) is synthesized in short sections called Okazaki fragments. A fundamental question that remains to be answered is whether the two strands are copied with the same intrinsic fidelity. In most experimental systems, this question is difficult to answer, as the replication complex contains a different DNA polymerase for each strand, such as, for example, DNA polymerases δ and ε in eukaryotes. Here we have investigated this question in the bacterium Escherichia coli, in which the replicase (DNA polymerase III holoenzyme) contains two copies of the same polymerase (Pol III, the dnaE gene product), and hence the two strands are copied by the same polymerase. Our in vivo mutagenesis data indicate that the two DNA strands are not copied with the same accuracy, and that, remarkably, the lagging strand has the highest fidelity. We postulate that this effect results from the greater dissociative character of the lagging-strand polymerase, which provides additional options for error removal. Our conclusion is strongly supported by results with dnaE antimutator polymerases characterized by increased dissociation rates.