DNA 複製叉全景：解旋酶打開雙股、引子酶合成 RNA primer、聚合酶延伸領先股連續合成、延遲股以 Okazaki 片段不連續合成。 8.4.1　起始與叉 一個 ori（oriC）：雙向複製叉（兩個 replication fork 同時向外跑）。 DnaA 辨識 oriC → DnaB（helicase） 打開雙股，消耗 ATP。 8.4.2　複製叉的零件表 蛋白質 功能 備註 DnaB（helicase） 解開雙股氫鍵（5'→3' 沿延遲股模板移動） 耗 ATP；不具內切酶活性 SSB（single-strand binding protein） 穩定分開的單股，防止再退火或被水解 真核對應為 RPA DNA gyrase（= topoisomerase II） 解除複製叉前方的正超螺旋壓力 可改變 DNA 的 linking number；喹諾酮類抗生素（ciprofloxacin）靶點 DnaG（primase） 合成 RNA primer（~10 nt） 無需 primer 起頭；分類上屬 RNA polymerase DNA polymerase III（pol III） 主要合成酵素：領先股連續延伸、延遲股做 Okazaki 片段 有 3'→5' exonuclease proofreading DNA polymerase I（pol I） 移除 RNA primer（5'→3' exo）+ 補 gap（polymerase）+ proofread（3'→5' exo） Klenow fragment = pol I 去 5'→3' exo 的大片段 DNA ligase 以 AMP 為中間物，接合 Okazaki 片段缺口 原核（E. coli）耗 NAD⁺；真核 / T4 phage 耗 ATP 8.4.3　三種 DNA pol 活性對照 酵素 5'→3' polymerase 3'→5' exo（proofread） 5'→3' exo（nick translation / remove primer） Pol I ✅ ✅ ✅ Pol II ✅ ✅ ❌ Pol III ✅ ✅ ❌ Klenow fragment（pol I 大片段） ✅ ✅ ❌（移除了） 國考熱點： • 「DNA pol I 沒有什麼活性？」答案 DNA gyrase 活性（或 3'→5' polymerase，DNA 合成方向只能 5'→3'，不存在 3'→5' polymerase 活性）。 • 「5'→3' 外切酶活性在誰身上？」答案 Pol I（其他都沒）。 • 「提高準確度靠哪個活性？」答案 3'→5' exonuclease（proofreading）。 • 「移除 RNA primer 並替換成 DNA？」答案 Pol I（用 5'→3' exo 吃掉 RNA、同時 polymerase 活性補 DNA）。 8.4.4　Klenow fragment（分子生物學常用工具） Pol I 經 limited proteolysis 切成兩片，大的 C-terminal 片段 = Klenow fragment。 保留 polymerase + 3'→5' exo；失去 5'→3' exo。 實驗室用途：填平 5'-overhang（做平端）、放射性標記、Sanger 定序最初版本。 8.4.5　延遲股與岡崎片段（Okazaki fragments） 延遲股以不連續的 Okazaki 片段反向合成，之後 primer 移除、gap 填補、ligase 接合。 DNA pol 只能 5'→3' 合成，但兩股反平行。 領先股（leading strand）連續合成；延遲股（lagging strand） 必須反向以多段 Okazaki 片段拼成，每段長度：E. coli ~1000–2000 nt；真核 ~100–200 nt。 每段 Okazaki 需獨立一個 RNA primer；完成後由 pol I（原核） 或 pol δ + FEN1（真核） 移除 primer、補 gap，ligase 接合。 8.4.6　Topoisomerase 與其抑制劑藥物表（高頻臨床對應） 複製叉前方累積的正超螺旋必須被 topoisomerase 解除： Type I（topo I）：切單股、不耗 ATP、改變 linking number 一次 ±1 Type II（topo II）：切雙股、耗 ATP、改變 linking number ±2 許多臨床藥物以 topoisomerase 為標靶，細菌與人類的酵素差異夠大，能做出選擇性殺菌或抗癌： 藥物（中譯） 標靶 機轉 用途 Ciprofloxacin、Levofloxacin、Moxifloxacin（喹諾酮類 quinolones） 細菌 DNA gyrase（topo II） + topo IV 穩定切斷的中間態 → 雙股斷裂 → 細菌死 廣效抗菌（泌尿道、呼吸道、骨關節） Novobiocin 細菌 gyrase B 次單元 ATP 結合位 阻止 ATP 水解 → gyrase 失活 過去用於抗 MRSA（現少用） Etoposide（VP-16）、Teniposide 人類 topo II 穩定切斷中間態 → DSB → 細胞凋亡 小細胞肺癌、淋巴瘤、睪丸癌 Doxorubicin、Daunorubicin（蒽環類） 嵌入 DNA + 抑制人類 topo II 多機轉 乳癌、白血病、淋巴瘤；副作用：心臟毒性 Camptothecin、Irinotecan、Topotecan 人類 topo I 穩定 topo I-DNA 共價中間態 → 複製叉撞上 → DSB Irinotecan 用於大腸癌、Topotecan 用於卵巢癌、小細胞肺癌 記憶法：「喹諾酮打細菌、依托打人類 II、康普打人類 I」，三組標靶不重疊，副作用譜也不同（喹諾酮：肌腱炎、QT 延長；依托：骨髓抑制；康普：腹瀉、骨髓抑制）。