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梅塞爾森和凱恩斯等人證實(shí)了DNA的半保留復(fù)制機(jī)制。但是，關(guān)于DNA鏈延伸的具體機(jī)制，還存在一個(gè)“延伸方向悖論”，即所有DNA聚合酶均以5’-3’方向合成，而實(shí)驗(yàn)觀察中兩條反向平行的DNA鏈又都是連續(xù)延伸的。也就是說，下面的兩個(gè)模型都缺乏實(shí)驗(yàn)支持。  解決這個(gè)問題的是名古屋大學(xué)的岡崎夫婦，岡崎令治（Reiji Okazaki）和岡崎恒子（Tsuneko Okazaki）。他們曾在科恩伯格實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)，回國后將復(fù)制方向問題作為自己的研究主題。岡崎認(rèn)為，DNA復(fù)制過程中可能形成了很多較短的DNA片段，但用宏觀方法難以分辨。比如放射自顯影的每個(gè)顆粒對應(yīng)的核酸片段其實(shí)大于1000個(gè)核苷酸，難以發(fā)現(xiàn)不連續(xù)的小片段。所以必須建立微觀的、核苷酸水平的實(shí)驗(yàn)體系。  他們用放射性元素氚標(biāo)記胸苷，在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行復(fù)制，以控制其僅在DNA鏈的末端摻入少數(shù)幾個(gè)放射性核苷酸，即脈沖標(biāo)記。經(jīng)過計(jì)算，如果在37℃下合成，時(shí)間必須小于0.1秒才行，顯然無法達(dá)成。所以他們采用了低溫脈沖合成方法，在低溫（20℃或更低）條件下將細(xì)菌暴露于氚標(biāo)記的胸苷數(shù)秒，終于發(fā)現(xiàn)了長度為僅1,000-2,000個(gè)核苷酸的DNA片段（后來稱為岡崎片段）。 當(dāng)脈沖標(biāo)記時(shí)間延長，放射性會(huì)從短的DNA片段轉(zhuǎn)移到較長的DNA鏈。而對DNA連接酶的抑制會(huì)導(dǎo)致岡崎片段的積累。這些發(fā)現(xiàn)提示了DNA的不連續(xù)復(fù)制機(jī)制。1968年，岡崎令治應(yīng)邀參加冷泉港研討會(huì)，提出了DNA的不連續(xù)復(fù)制模型。  岡崎夫婦還發(fā)現(xiàn)岡崎片段合成需要RNA引物，以及前導(dǎo)鏈的連續(xù)復(fù)制等?？上У氖?，岡崎令治在廣島讀高中時(shí)遭遇原子彈輻射，1975年死于白血病，享年44歲。之后恒子繼續(xù)研究，最終建立了半不連續(xù)復(fù)制（semi-discontinuous replication）模型。 在模型中，一條子代DNA鏈與復(fù)制叉同向，由5’向3’方向連續(xù)復(fù)制，稱為前導(dǎo)鏈（leading strand）；另一條鏈的延伸方向與復(fù)制叉相反，形成許多不連續(xù)的岡崎片段（Okazaki fragment），最后由DNA連接酶拼接成完整的DNA，稱為滯后鏈（lagging strand）。  圖中模板DNA上的點(diǎn)表示引物RNA合成的起始信號(hào)序列。他們鑒定了模板DNA上的引物合成信號(hào)序列，并繪制在圖中。結(jié)果表明，引物信號(hào)多于岡崎片段數(shù)。這說明在復(fù)制時(shí)可以選擇不同的信號(hào)序列，具有一定的靈活性，也有助于復(fù)制不留空隙。 從半不連續(xù)模型上看，似乎前導(dǎo)鏈和滯后鏈?zhǔn)怯蓛蓚€(gè)酶分別合成，前進(jìn)方向相反。但其實(shí)它們是由一個(gè)雙核心的pol III復(fù)合物催化的，兩條鏈前進(jìn)的方向是相同的。這就是布魯斯·阿爾伯茨（Bruce Alberts）提出的 “長號(hào)” DNA循環(huán)模型（Trombone?model）。  模型中，滯后鏈解鏈后的ssDNA回折，形成一段DNA環(huán)?；卣酆蟮臏箧溂纯膳c前導(dǎo)鏈同時(shí)被pol III的兩個(gè)核心分別催化。滯后鏈的延伸使DNA環(huán)不斷伸長。當(dāng)這個(gè)岡崎片段合成完畢，核心酶會(huì)轉(zhuǎn)移到新的RNA引物處，合成下一個(gè)岡崎片段，DNA環(huán)又變短。這樣，DNA環(huán)周期性伸縮，恰似長號(hào)演奏的情景。  大腸桿菌復(fù)制叉移動(dòng)速度約為每秒1 kb，岡崎片段長度為1-2 kb ，因此這個(gè)“長號(hào)”的伸縮周期只有幾秒鐘，催化滯后鏈的核心酶也需要不斷轉(zhuǎn)移。引發(fā)酶（DnaG）合成新的引物后，被鉗加載器（clamp loader）識(shí)別，并在雜合雙鏈處加載新的滑動(dòng)鉗。然后核心酶與原來的滑動(dòng)鉗解離，轉(zhuǎn)移到新的滑動(dòng)鉗上，開始新的岡崎片段合成。  長號(hào)模型也適用于真核生物，但具體細(xì)節(jié)有所不同。真核的活性解旋酶是CMG（Cdc45、Mcm2-7和GINS復(fù)合物），滑動(dòng)鉗是PCNA，鉗加載器是RFC（復(fù)制因子C）。真核的一個(gè)顯著特點(diǎn)是前導(dǎo)鏈與滯后鏈的復(fù)制酶不同，前導(dǎo)鏈用Polε，滯后鏈用Polδ。  Polα作為引發(fā)酶，合成引物并延伸約20-30個(gè)核苷酸。RFC識(shí)別引物并加載滑動(dòng)夾PCNA。之后由聚合酶δ和ε進(jìn)行合成。真核復(fù)制叉的移動(dòng)速度大約為每分鐘1-2 Kb。 參考文獻(xiàn)：
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