DNA聚合酶校对：一种具有高阶末端效应的新动力学模型

DNA聚合酶（DNAP）的DNA复制保真度长期以来一直是生物学中的一个重要问题。尽管大量实验揭示了DNAP的分子结构和工作机制的细节，DNAP包含一个聚合酶位点和一个核酸外切酶（校对）位点，但关于保真度问题的理论研究相当少。第一个明确考虑两个位点的模型在1970年代提出，其基本思想被后来的模型广泛接受。然而，所有这些模型都没有系统且严格地研究DNAP保真度的主要决定因素，即高阶末端效应，通过这种效应聚合路径和校对路径协调以实现高保真度。在本文中，我们基于一些最近的实验观察提出了一种新颖且全面的DNAP动力学模型，该模型将先前的模型作为特例包含在内。我们给出了任意阶末端效应的相应稳态动力学方程的一个严格且统一的处理，并推导出了在生物相关条件下用动力学参数表示的保真度解析表达式。这些表达式提供了新的见解，关于高阶末端效应如何以逐阶方式对保真度做出实质性贡献，并且还表明聚合-校对机制仅由极少数关键参数主导。然后我们应用这些结果来计算一些真实DNAP的保真度，其与实验主义者先前给出的直观估计吻合良好。