Bsu DNA聚合酶：RPA体系中的链延伸执行者
Bsu DNA聚合酶：RPA体系中的链延伸执行者
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2026-09-23
在重组酶聚合酶扩增（Recombinase Polymerase Amplification, RPA）这一精妙的恒温扩增体系中，三种关键蛋白各司其职：重组酶UvsX负责寻找目标序列；单链结合蛋白负责稳定被置换的DNA链；而最终承担DNA合成重任的，正是Bsu DNA聚合酶。当重组酶完成链交换、引物定位到目标序列后，Bsu聚合酶便开始沿着模板链延伸，将单一的引物分子转化为完整的扩增子。本文将深入解析Bsu DNA聚合酶的结构特性、在RPA体系中的具体作用机制及其性能优势。
一、Bsu DNA聚合酶：从枯草芽孢杆菌到RPA核心
Bsu DNA聚合酶来源于枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis），是枯草芽孢杆菌DNA聚合酶I的截短形式。其保留了5’→3’ DNA聚合酶活性，但缺失了5’→3’核酸外切酶结构域。更重要的是，该大片段自身缺失3’→5’核酸外切酶活性，即不具备校对功能。
这种结构设计使其完美适配RPA体系的需求：保留聚合酶活性，能够催化DNA链的延伸；缺失5’→3’外切酶活性，不会降解下游已被置换的DNA链。同时，虽然校对功能的缺失可能导致保真度下降，但在扩增速度和效率方面可以获得一定优势。
二、Bsu DNA聚合酶在RPA体系中的角色：链延伸执行者
RPA体系是一个多酶协作系统，其核心蛋白包括重组酶UvsX（辅助因子T4 UvsY辅酶）、单链结合蛋白以及Bsu DNA聚合酶，这三者在能量供应体系的配合下，实现恒温条件下的指数扩增。
图1 RPA等温扩增原理图
在ATP存在下，T4 UvsX蛋白（重组酶）与T4 UvsY蛋白（装载因子/重组中介蛋白）协同作用，与寡核苷酸引物结合形成核蛋白复合体。这个复合物能够在双链DNA中寻找同源序列。
核蛋白复合体扫描双链DNA模板，一旦定位到同源序列，便侵入双链DNA，促进DNA链的打开和引物的结合，形成D-loop结构。此时，引物与模板链杂交，引发链交换反应。
单链DNA结合蛋白（SSB，如T4 Gene 32蛋白）结合到被置换的单链DNA上，稳定D-loop结构，防止DNA链重新退火，同时保护单链DNA不被降解。
Bsu DNA聚合酶识别引物3’-OH端，开始添加dNTPs，沿模板链进行延伸。由于其具有链置换活性，在延伸过程中能够将下游的互补链“推开”，无需高温变性步骤
新合成的双链DNA又成为下一轮反应的模板，这一过程循环往复，最终实现靶标DNA的指数扩增。
RPA体系对DNA聚合酶有特殊要求，Bsu之所以成为理想选择，原因在于：
RPA无需热变性，全靠聚合酶的链置换活性来解开双链。Bsu聚合酶能够在新链合成的同时，将下游的互补链置换出去，为下一轮扩增提供单链模板。
Bsu大片段缺失5’→3’和3’→5’核酸外切酶活性。5’→3’外切酶活性的缺失，保证了它不会降解已被单链结合蛋白结合的下游单链；3’→5’外切酶活性的缺失，虽然降低了保真度，但提高了延伸速度，这对快速检测至关重要。
RPA反应通常在37-42℃进行，这正是Bsu聚合酶的最适温度区间。25℃时仍保留50%活性，使其即使在非精确控温的现场检测环境中也能正常工作。
Bsu聚合酶可在75℃加热20分钟完全失活。这一特性使其在扩增完成后可通过简单加热终止反应，方便后续操作或生物安全防控。
三、Bsu与Bst：一对“近亲”
在等温扩增领域，还有一种著名的聚合酶——Bst DNA聚合酶，来源于嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus stearothermophilus）。Bsu和Bst同属芽孢杆菌属，都具有链置换活性，但两者存在重要差异。
Bst DNA聚合酶来源于嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus stearothermophilus）。这种细菌的最大特点是具有嗜热性，能够在较高温度下生长，因此其来源的酶也具有优异的热稳定性。最适反应温度为60-65℃，适用于环介导等温扩增（LAMP）技术。
四、RPA实验的相关问题
不适用。
Taqman探针依赖Taq DNA聚合酶的5’→3’外切酶活性实现荧光信号释放，而RPA体系中所用Bsu DNA聚合酶不具备该活性。
RPA（重组酶聚合酶扩增，Recombinase Polymerase Amplification)与 RAA (重组酶介导的扩增技术，Recombinase Aided Amplification) 本质为同一种恒温扩增技术，只是名称表述不同。
共同点：均使用了重组酶、单链DNA结合蛋白以及DNA聚合酶等多种酶的协同作用，以实现高效的核酸扩增。
不同点：重组酶的来源不同，RPA的重组酶来源于T4噬菌体；RAA的重组酶来源于细菌或者真菌。
五、总结
在RPA这一精妙的恒温扩增体系中，Bsu DNA聚合酶以其独特的链置换活性、适中的最适温度、缺失外切酶活性三大特性，完美承担了“链延伸执行者”的角色。当重组酶UvsX完成引物定位、单链结合蛋白稳定住被置换的单链后，Bsu聚合酶便登台亮相。它识别引物3’-OH端，沿模板链稳步延伸，最终将单一的引物分子转化为完整的扩增子。Bsu聚合酶与UvsX、单链结合蛋白的协同作用，构成了RPA体系的核心。这三者缺一不可，共同实现了在37℃恒温条件下、20-30分钟内完成核酸的指数扩增。对于从事恒温扩增技术研发的研究者而言，理解Bsu聚合酶的特性与作用机制，是优化反应体系、提升检测性能的基础。
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翌圣生物RPA原料选购指南
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货号 |
名称 |
产品类型 |
功能 |
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14415ES |
Bsu DNA polymerase (Large fragment, 50 U/μL) |
Bsu聚合酶 |
结合引物与原始靶标核酸序列互补合成新的DNA模板 |
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T4 UvsX Recombinase (2 μg/μL) |
重组酶 |
具有配对和链转移活性的重组酶 |
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T4 UvsY protein (2 μg/μL) |
重组蛋白 |
T4 UvsX Recombinase辅助因子，促进重组酶与单链DNA的结合 |
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14414ES |
T4 Gene 32 Protein, gp 32（10 μg/μL） |
单链结合蛋白 |
ssDNA结合蛋白，稳定瞬时形成的ssDNA区域 |
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Exonuclease III (100 U/μL) |
核酸外切酶 |
具有3’-5’外切酶活性，切断荧光探针中淬灭基团，释放荧光 |
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Creatine Kinase (2 μg/μL) |
肌酸激酶 |
刺激ATP和肌酸分解为磷酸肌酸和ADP，释放能量 |
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2× RPA Amplification Buffer |
buffer |
通用2x RPA Buffer |
