滚环复制 (RCR, Rolling Circle Replication) 是一种单向核酸复制过程，可以快速合成多个拷贝的 DNA 或 RNA 环状分子，例如质粒、噬菌体的基因组和类病毒的环状 RNA 基因组。 一些真核病毒还通过滚环机制复制它们的 DNA 或 RNA。
作为自然滚环复制的简化版本，一种等温DNA扩增技术——滚环扩增被开发出来。 RCA机制广泛应用于分子生物学和生物医学纳米技术，特别是在生物传感领域（作为信号放大的一种方法）。
Rolling Circle Replication
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滚环 DNA 复制由质粒或噬菌体 DNA 编码的起始蛋白启动，该蛋白在称为双链起点或 DSO 的位点切割双链环状 DNA 分子的一条链。 起始蛋白保持与切口链的 5' 磷酸末端结合，游离的 3' 羟基末端被释放，作为 DNA 聚合酶 III 合成 DNA 的引物。 使用无切口链作为模板，在环状 DNA 分子周围进行复制，将有切口链替换为单链 DNA。 在质粒复制起始蛋白存在的情况下，切口链的置换由称为 PcrA（质粒拷贝减少的缩写）的宿主编码解旋酶进行。
连续的 DNA 合成可以在称为串联体的连续头对尾系列中产生原始 DNA 的多个单链线性拷贝。 这些线性拷贝可以通过以下过程转化为双链环状分子：
首先，起始蛋白在 DNA 中制造另一个缺口以终止第一条（前导）链的合成。 然后 RNA 聚合酶和 DNA 聚合酶 III 复制单链起源 (SSO) DNA 以形成另一个双链环。 DNA 聚合酶 I 去除引物，用 DNA 替换它，DNA 连接酶连接末端以形成另一个双链环状 DNA 分子。
As a summary, a typical DNA rolling circle replication has five steps:
Circular dsDNA will be "nicked".
- The 3' end is elongated using "unnicked" DNA as leading strand (template); 5' end is displaced.
- Displaced DNA is a lagging strand and is made double stranded via a series of Okazaki fragments.
- Replication of both "unnicked" and displaced ssDNA.
- Displaced DNA circularizes.
Rolling circle amplification
The molecular mechanism of Rolling Circle Amplification (RCA)
The derivative form of rolling circle replication has been successfully used for amplification of DNA from very small amounts of starting material.[1] This amplification technique is named as Rolling circle amplification (RCA). Different from conventional DNA amplification techniques such as polymerase chain reaction (PCR), RCA is an isothermal nucleic acid amplification technique where the polymerase continuously adds single nucleotides to a primer annealed to a circular template which results in a long concatemer ssDNA that contains tens to hundreds of tandem repeats (complementary to the circular template).
There are five important components required for performing a RCA reaction:
A DNA polymerase
A suitable buffer that is compatible with the polymerase.
A short DNA or RNA primer
A circular DNA template
Deoxynucleotide triphosphates (dNTPs)
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