综述:真核细胞DNA复制起始点的许可机制

【字体: 时间:2025年07月01日 来源:Nature Structural & Molecular Biology 12.5

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  (编辑推荐)本综述系统阐释了真核细胞中DNA复制起始点许可的分子机制,重点解析了酵母和人类细胞中前复制复合体(pre-RC)的组装过程,涉及起源识别复合体(ORC)、Cdc6及Cdt1结合的Mcm2-7六聚体等关键因子,并辅以直观视频展示结构差异,为细胞周期调控研究提供重要参考。

  

Abstract
真核细胞DNA复制的启动始于细胞周期G1期,前复制复合体(pre-RC)在染色体多位点的组装。这些复合体标记复制起始点并许可S期染色体复制。最新研究揭示了由起源识别复合体(ORC)、Cdc6和Cdt1结合的Mcm2-7六聚体介导的起始点识别与pre-RC组装机制。

酵母与人类细胞的复制许可机制对比
在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中,ORC通过特异性识别自主复制序列(ARS)锚定复制起始点,而人类细胞的ORC缺乏序列特异性,其定位依赖染色质结构和表观遗传标记。两种生物中,Cdc6协同ORC招募Mcm2-7六聚体,形成解旋酶核心。

pre-RC组装的动态过程
Cdt1作为Mcm2-7的载体会短暂结合至ORC-Cdc6复合物上,促使Mcm2-7双六聚体环状结构装载到DNA。这一过程通过ATP水解驱动构象变化,最终形成许可状态的复制起始点。

结构生物学突破
冷冻电镜技术解析了酵母和人类pre-RC的高分辨率结构,显示Mcm2-7六聚体在两种物种中的构象差异:酵母复合体呈现紧密闭合环,而人类复合体存在动态开口,可能适应更复杂的基因组环境。

调控与疾病关联
pre-RC组装的异常会导致复制压力(replication stress),与癌症基因组不稳定性密切相关。例如,Mcm2-7的过表达常见于恶性肿瘤,而ORC1突变则导致Meier-Gorlin综合征等发育障碍。

可视化技术革新
文中附带的动态视频首次展示了pre-RC组装的全过程,包括ORC的DNA结合构象转变、Cdc6的ATP酶活性调控,以及Mcm2-7双六聚体的协同装载机制,为教学和科研提供直观工具。

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