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S期的秘密：细胞如何决定何时进入DNA复制？
在细胞周期中，S期被视为DNA复制的关键阶段，这一过程发生在G1期和G2期之间。如何准确地复制基因组是成功细胞分裂的一个重要因素，因此S期的进程受到严格的调控和保留。
细胞进入S期的过程是由G1限制点(R)控制的，只有在营养和生长信号充足的情况下，细胞才会承诺进入剩下的细胞周期。
一旦细胞通过了这一点，无论环境条件如何不利，细胞仍将进入S期。这一转变过程是不可逆的，并且由一系列分子途径控制，这些途径促进细胞状态的快速且单向转变。
例如，酵母细胞的生长会引发Cln3细胞周期蛋白的积累，这与cyclin dependent kinase CDK2形成复合物，进而促进S期基因的表达。
在哺乳动物细胞中，类似的调控机制也存在。当G1期接收外部生长信号时，cyclin D逐渐积累，并与CDK4/6形成复合物。活化的cyclin D-CDK4/6复合物释放E2F转录因子，启动S期基因的表达，进一步推动E2F的释放，形成正反馈循环。
DNA复制的启动
在M期和G1期，细胞在基因组的复制起点上组装不活跃的前复制复合物（pre-RC）。在S期，细胞将这些前复制复合物转变成活动的复制叉，启动DNA的复制。这一过程依赖于Cdc7和各种S期CDK的激酶活性，这些活性在S期进入时增加。
前复制复合物的激活是一个严格调控且高度序列化的过程。
随着Cdc7和S期CDK磷酸化各自的底物，第二组复制因子与前复制复合物结合，稳定的结合促使MCM解旋酶打开一小部分父系DNA，招募单链DNA结合proteins （如RPA），并为复制DNA聚合酶和PCNA滑动夹的加载做好准备。
组织结构重新建立
在S期，细胞合成的自由组蛋白会迅速纳入新的核小体。这一过程与复制叉密切相关，并在复制复合物的前后立即发生。在复制叉的后面，老核小体的重组是由与复制蛋白松散结合的染色质组装因子(CAFs)介导的。
这一过程并未完全利用DNA复制所见的半保留机制，标记实验显示核小体的复制主要是保守性的。
DNA损伤检查点
在S期，细胞不断检查其基因组的异常情况。当检测到DNA损伤时，会启动三条经典的S期“检查点通路”，这些通路会延迟或阻止进一步的细胞周期进程。这些通路不仅能促进DNA修复，还能在必要时阻止细胞进入有丝分裂。
例如，主动的ATR和ATM激酶能够通过促进CDC25A的降解来阻止细胞周期的进展。
近年来的研究表明，组蛋白供应的异常以及核小体组装的问题也可能会影响S期的进程。当Drosophila细胞中自由组蛋白不足时，S期会被延长，并导致细胞在G2期永久停滞。
这些惊人的发现揭示了S期内部运作的复杂性及其与细胞环境的互动，它们引发了对细胞如何在瞬息万变的环境中做出迅速决策的深思。
在研究细胞生物学的未来，我们能否更深入了解细胞如何精确控制其生命周期，并将这些知识应用于医疗领域呢？
