DNA聚合酶，又稱DNA依賴的DNA聚合酶（DNA—dependent DNA polymerase，DNA pol），它是以親代DNA為模板，催化底物dNTP分子聚合形成子代DNA的一類酶。此酶最早是美國科學家Arthur Komberg於1957年在大腸桿菌中發現的，被稱為DNA聚合酶I（DNA polymerase I，簡稱polI）一以後陸續在其他原核生物及真核生物中找到了多種DNA聚合酶。這些DNA聚合酶的共同特徵為：①具有5’→3’聚合酶活性，這就決定了DNA只能沿著5’→3’方向合成；②需要引物，DNA聚合酶不能催化DNA新鏈從頭合成，只能催化dNTP加入核苷酸鏈的3'-OH末端。因而複製之初需要一段RNA引物的3’一OH端為起點，合成5’→3’方向的新鏈。
基本介紹
- 中文名：DNA聚合酶
- 外文名：DNA polymerase
- 作用：複製DNA的重要作用酶
- 屬性：蛋白質
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簡介
DNA聚合酶（DNA Polymerase，EC編號2.7.7.7）是一種參與DNA複製的酶。它主要是以模板的形式，催化脫氧核糖核苷酸的聚合。聚合後的分子將會組成模板鏈並再進一步參與配對。
DNA聚合酶以脫氧核苷酸三磷酸（dATP、dCTP、dGTP、或dTTP，四者統稱dNTPs）為底物，沿模板的3'→5'方向，將對應的脫氧核苷酸連線到新生DNA鏈的3'端，使新生鏈沿5'→3'方向延長。新鏈與原有的模板鏈序列互補，亦與模板鏈的原配對鏈序列一致。
已知的所有DNA聚合酶均以5'→3'方向合成DNA，且均不能“重新”（de novo）合成DNA，而只能將脫氧核苷酸加到已有的RNA或DNA的3'端羥基上。因此，DNA聚合酶除了需要模板做為序列指導，也必需引物來起始合成。合成引物的酶叫做引發酶。
反應式：
反應式歷史
1957年，美國科學家阿瑟·科恩伯格（Arthur Kornberg）首次在大腸桿菌中發現DNA聚合酶，這種酶被稱為DNA聚合酶I（DNA polymerase I，簡稱：Pol I）。1970年，德國科學家羅爾夫·克尼佩爾斯（Rolf Knippers）發現DNA聚合酶II（Pol II）。隨後，DNA聚合酶III（Pol III）被發現。原核生物中主要的DNA聚合酶及負責染色體複製的是Pol III。
特性
①聚合作用：在引物RNA-OH末端，以dNTP為底物，按模板DNA上的指令，即A與T，C與G的配對原則，逐步逐個、連續地將dNTP加到延伸中的DNA分子3'-OH末端，逐步合成延長中的子鏈DNA。這是DNA聚合酶的主要作用；
②3’→5’'外切酶活性（校對作用）：這種酶活性的主要功能是從3’→5’方向識別和切除不配對的DNA生長鏈末端的核苷酸，3’→5’外切酶活性的主要功能是校對作用，當加入的核苷酸與模板不互補而游離時則被3’→5’外切酶切除，以便重新在這個位置上聚合對應的核苷酸，可見，3’→5’外切酶活性對DNA複製真實性的維持是十分重要的。以保證複製過程的保真性和準確性；
③5’→3’外切酶活性（切除修復作用）：該活性是從5’→3’方向水解DNA延長鏈前方的DNA鏈（即只對DNA上雙鏈處的磷酸二酯鍵有切割作用），主要產生5'—脫氧核苷酸。這種酶活性在DNA損傷的修復中可能起著重要作用。
種類
原核生物
細菌中，已有五種DNA聚合酶被發現。
DNA聚合酶I（Pol I）：大腸桿菌K-12株的DNA聚合酶I由基因polA編碼，由928個胺基酸組成，分子量103.1kDa，結構類似球狀，直徑約6.5nm，每個細胞約有400個分子。
DNA聚合酶II（Pol II）：在DNA穩定期的損傷修復中起作用。
DNA聚合酶III（Pol III）：在大腸桿菌DNA複製過程中起主要作用。
DNA聚合酶IV（Pol IV）：與DNA聚合酶II一起負責穩定期的損傷修復。
DNA聚合酶V（Pol V）：參與SOS修復。
真核生物
Pol α：與引發酶(DNA Primase)形成複合體(Pol α-primase complex)，合成約10nt RNA引子，然後做為DNA合成酶延伸此段RNA引子；合成約20個鹼基(iDNA)後，將後續的延伸過程交給Pol δ與ε。
Pol β：在DNA修復中起作用，低保真度的複製
Pol γ：複製線粒體DNA。
Pol δ：Pol δ與Pol ε是真核細胞的主要DNA聚合酶。
Pol ε：填補引物空隙，切除修復，重組
Pol ζ：
DNA聚合酶介導的DNA合成
DNA聚合酶介導的DNA合成起始於引物（primer）和DNA配對，配對的引物3'端帶有一個自由的羥基，隨後是在DNA聚合酶的催化下由這個自由羥基氧上的配對電子攻擊三磷酸鹼基上的磷原子的親核取代，繼而在戊糖和磷酸之間形成脂鍵從而完成一個鹼基的延伸。
在整個過程中，能量是由三磷酸鹼基所攜帶的高能磷酸鍵提供的，磷酸酯形成以後，一個焦磷酸分子脫落，焦磷酸分子再次分裂提供足夠的能量給DNA聚合過程。
不同的DNA聚合酶廣泛套用於分子生物學實驗。
