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所有DNA功能都取決于其與特定蛋白質(zhì)的相互作用。這些相互作用可以是非特異性的，也可以是極其特異性的。還有許多可以結(jié)合DNA的酶，其中，在DNA轉(zhuǎn)錄和復(fù)制中復(fù)制DNA序列的聚合酶特別重要。

DNA與組織蛋白的交互作用，這種蛋白質(zhì)中的堿性氨基酸，可與DNA上的酸性磷酸基團結(jié)合。

結(jié)合DNA的蛋白質(zhì)

結(jié)構(gòu)蛋白可與DNA結(jié)合，是非專一性DNA-蛋白質(zhì)交互作用的常見例子。染色體中的結(jié)構(gòu)蛋白與DNA組合成復(fù)合物，使DNA組織成緊密結(jié)實的染色質(zhì)構(gòu)造。對真核生物來說，染色質(zhì)是由脫DNA與一種稱為組織蛋白的小型堿性蛋白質(zhì)所組合而成；而原核生物體內(nèi)的此種結(jié)構(gòu)，則摻雜了多種類型的蛋白質(zhì)。

DNA可在組織蛋白的表面上附著并纏繞整整兩圈，以形成一種稱為核小體的盤狀復(fù)合物。組織蛋白里的堿性殘基，與DNA的酸性糖磷酸骨架之間可形成離子鍵，使兩者發(fā)生非專一性交互作用，也使復(fù)合物中的堿基序列相互分離。

在堿性氨基酸殘基上所發(fā)生的化學(xué)修飾有甲基化、磷酸化與乙酰化等，這些化學(xué)作用可使DNA與組織蛋白之間的作用強度發(fā)生變化，進而使DNA與轉(zhuǎn)錄因子接觸的難易度改變，影響轉(zhuǎn)錄作用的速率。其他位于染色體內(nèi)的非專一性DNA結(jié)合蛋白，還包括一種能優(yōu)先與DNA結(jié)合，并使其扭曲的高移動性群蛋白。這類蛋白質(zhì)可以改變核小體的排列方式，產(chǎn)生更復(fù)雜的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。

DNA結(jié)合蛋白中有一種專門與單鏈DNA結(jié)合的類型，稱為單鏈DNA結(jié)合蛋白。人類的復(fù)制蛋白A是此類蛋白中獲得較多研究的成員，作用于多數(shù)與解開雙螺旋有關(guān)的過程，包括DNA復(fù)制、重組以及DNA修復(fù)。這類結(jié)合蛋白可固定單鏈DNA，使其變得較為穩(wěn)定，以避免形成莖環(huán)（stem-loop），或是因為核酸酶的作用而水解。

相對而言，其他的蛋白質(zhì)則只能與特定的DNA序列進行專一性結(jié)合。大多數(shù)關(guān)于此類蛋白質(zhì)的研究集中于各種可調(diào)控轉(zhuǎn)錄作用的轉(zhuǎn)錄因子。這類蛋白質(zhì)中的每一種，都能與特定的DNA序列結(jié)合，進而活化或抑制位于啟動子附近序列的基因轉(zhuǎn)錄作用。轉(zhuǎn)錄因子有兩種作用方式，第一種可以直接或經(jīng)由其他中介蛋白質(zhì)的作用，而與負責(zé)轉(zhuǎn)錄的RNA聚合酶結(jié)合，再使聚合酶與啟動子結(jié)合，并開啟轉(zhuǎn)錄作用。第二種則與專門修飾組織蛋白的酵素結(jié)合于啟動子上，使DNA模板與聚合酶發(fā)生接觸的難度改變。

由于目標(biāo)DNA可能散布在生物體中的整個基因組中，因此改變一種轉(zhuǎn)錄因子的活性可能會影響許多基因的運作。這些轉(zhuǎn)錄因子也因此經(jīng)常成為信號傳遞過程中的作用目標(biāo)，也就是作為細胞反映環(huán)境改變，或是進行分化和發(fā)育時的媒介。具專一性的轉(zhuǎn)錄因子會與DNA發(fā)生交互作用，使DNA堿基的周圍產(chǎn)生許多接觸點，讓其他蛋白質(zhì)得以“讀取"這些DNA序列。多數(shù)的堿基交互作用發(fā)生在大凹槽，也就是最容易從外界接觸堿基的部位。

結(jié)合DNA的酶

核酸酶和連接酶：核酸酶是能夠切割DNA鏈的酶，因為它們催化磷酸二酯鍵的水解。從位于DNA鏈末端的核苷酸開始水解DNA的核酸酶稱為核酸外切酶。另一方面，直接切入DNA鏈的那些是內(nèi)切核酸酶。分子生物學(xué)中使用zuiguang泛的核酸酶，稱為限制性內(nèi)切酶，以切割特定序列的DNA。在自然界中，這種酶通過在進入細菌細胞時消化噬菌體DNA來保護細菌免受噬菌體感染。通常，限制性核酸酶識別特定的回文核苷酸序列，稱為限制性位點。這些酶廣泛用于涉及在載體內(nèi)亞克隆DNA的技術(shù)中。

DNA連接酶：是能夠使用來自ATP或NAD的化學(xué)能將先前切割或斷裂的DNA鏈聚集在一起的酶。連接酶在DNA滯后鏈復(fù)制中特別重要，因為它們將岡崎碎片組合成DNA鏈。連接酶在DNA修復(fù)和基因重組中也發(fā)揮重要作用。

拓撲異構(gòu)酶和解旋酶： 拓撲異構(gòu)酶是具有活性核酸酶和連接酶的酶。這些酶能夠改變DNA的拓撲特性。它們中的一些通過切割DNA螺旋并允許其旋轉(zhuǎn)，降低其超螺旋程度，然后通過連接酶將兩端連接。另一方面，其它拓撲異構(gòu)酶能夠在連接斷裂的DNA鏈之前，切斷螺旋，并允許第二個螺旋通過斷裂部位。拓撲異構(gòu)酶是許多涉及DNA的過程所必需的，例如DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。解旋酶是能夠利用核苷三磷酸中存在的化學(xué)能的蛋白質(zhì)，尤其是ATP，以破壞核堿基之間形成的氫鍵，從而允許DNA的雙螺旋打開成單鏈。

聚合酶：聚合酶是從核苷三磷酸合成多核苷酸鏈的酶。它們通過向鏈上存在的先前核苷酸的3'-OH添加核苷酸起作用。因此，所有聚合酶都以5' - 3'方向起作用。DNA復(fù)制需要DNA依賴的DNA聚合酶，實現(xiàn)DNA序列的wanmei拷貝。有些DNA聚合酶具有校對功能，能夠檢測含氮堿基之間的錯配錯誤并激活3'或5'外切核酸酶作用以去除不正確的堿基 。 在大多數(shù)生物體中，DNA聚合酶在稱為replisoma的較大蛋白質(zhì)復(fù)合物中起作用，該復(fù)合體由許多酶例如解旋酶組成。 RNA依賴的DNA聚合酶是使用RNA片段作為模板合成DNA的特殊類聚合酶，包括逆轉(zhuǎn)錄酶（一種參與逆轉(zhuǎn)錄病毒感染的病毒酶）和端粒酶（它是端粒復(fù)制所必需的）。 與DNA依賴性DNA聚合酶一樣，這些RNA依賴的DNA聚合酶也在由輔助分子和調(diào)節(jié)分子組成的廣泛蛋白質(zhì)復(fù)合物中起作用。