DNA复制的新发现

　　

激活Clb-Cdc28蛋白激酶可以起始DNA复制（S），并且通过作用于三个目标分子（ORC，Cdc6和Mcm2-7）从而防止第二轮复制的发生。有丝分裂期（M）之后激酶的失活可以带来新一轮的复制。

生物通编译：当细胞分裂时，自然要求对此严格控制。一个正在分裂的细胞必须对DNA复制进行严格控制，从而确保每个子代细胞获得确切一个拷贝的DNA。事实上，这种控制和遗传稳定性的失败会导致细胞死亡或者甚至导致癌症的发生。尽管十年前细胞生物学家就鉴定了保证DNA复制只发生一次的蛋白质，但是他们不知道这种蛋白质是如何发挥功能的。现在这个谜的部分谜底已经揭开。

在6月28日出版的Nature上，一个由加州大学旧金山分校的Joachim Li领导的研究组报告说，在一个主控协调因子——名为Clb-Cdc28的蛋白激酶的控制下三个独立的途径，必须协同工作以防止第二轮DNA合成在细胞分裂之前发生。

目前的发现是过去5年工作的结果，表明Clb-Cdc28在控制DNA复制方面发挥双重功能。当细胞分裂开始时，一组名为前复制复合物（pre-RC）的蛋白质聚集到DNA合成开始的众多复制起始位点的每一个上。一旦组装完成，pre-RCs做好准备起始DNA复制，但是在细胞突然激活Clb-Cdc28激酶之前不会开始复制工作。这时候这种酶表现出其多能性。

组装的pre-RCs首先激发复制的发生，但是一旦它们离开了复制起始位点，就抑制了新的pre-RCs的组装，后者可以重新起始DNA的合成。结果，Clb-Cdc28只激起一轮复制。然后一旦细胞分裂，Clb-Cdc28失活，新的pre-RCs可以组装起来进入下一轮的细胞分裂。

尽管Clb-Cdc28如何防止重新起始复制的细节目前还不清楚，但是研究者们在过去的几年里发现了几个防止组装的可能的目标分子。作为一个激酶，Clb-Cdc28具有将磷酸基团加到其它蛋白质上的功能。被磷酸化的蛋白质中包括三个pre-RC成员。两个称为起始蛋白质：被Clb-Cdc28磷酸化后成为降解目标的Cdc6，和当发生修饰后被从核内去除的蛋白复合物Mcm2-7。起始点识别复合物（ORC）是一组同样是pre-RC成员的蛋白质，含有那些看起来象Clb-Cdc28磷酸化位点的序列，但是科研人员还未证明这一点。他们在证实这三个目标分子帮助防止重新起始的发生方面遇到了困难，因为分别让它们对Clb-Cdc28的磷酸化作用不做反应不能去除这种妨碍效果。这令他们推测所有这些蛋白质，而且可能还有其它蛋白质，一起工作防止重新起始复制。

现在Li的研究组已经提供了实验证据证实这种合作关系，他们使酵母细胞的三个可能靶分子同时不受Clb-Cdc28的控制。研究者通过清除ORC上可能的磷酸化位点，并且增加了一个序列到防止Mcm复合物离开核的蛋白成员之一的基因上，实现了这一目的。他们还将抗降解的Cdc6的基因置于一个可诱导的启动子的控制下。从而使得细胞表达Cdc6，甚至是在Clb-Cdc28高活性和Cdc6被正常降解的情况下也是如此。改变的酵母细胞不再能阻断DNA的复制。但是酵母细胞不能一次一次地复制DNA：原因现在还不清楚，这些细胞只能产生相当于一个基因组大小的额外的DNA。

这一结果的一个重要意义在于对复制激活的控制与阻断pre-RC的组装是分离的。当Li开始这项工作时，他认为与Clb-Cdc28本身相似，在复制起始以及抑制pre-RCs的形成时应该需要这些靶分子。他说，如果这是事实的话，细胞根本就没有复制。Li补充说，结果发现事实并非如此，表明在那些蛋白质或其它激起复制起始的蛋白质上还有其它磷酸化位点。

麻省理工的分子生物学家Stephen Bell说，实验结果表明存在着对防止重复复制的多重水平上的控制。他说这个发现强调了功能是如何的重要。Bell同时也对抑制pre-RC的组装和激活复制起始被分别控制感到很有兴趣。“最简单的模型是它们是协调耦联的，但是细胞又一次证实我们的猜想是错误的。”（版权所有 转载请注明）

——摘译自Science, Volume 292, Number 5526, Issue of 29 Jun 2001, pp. 2415-2417. （heartlake）