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從細菌到真核生物：誰是DNA複製的英雄？
在細胞生命週期中，DNA複製是一個至關重要的過程。這個過程的首要步驟是形成前複製複合體（pre-replication complex，簡稱pre-RC），這個複合體的形成不僅是確保基因組完整複製的關鍵，同時也是每一個子細胞攜帶與母細胞相同遺傳資訊的保證。本文將探討在不同生命域中，如何形成和運作這一復雜的系統，以及其在細胞分裂過程中的重要性。
前複製複合體的形成至關重要，這是細胞週期中的一部分，確保DNA的準確複製。
組成部分
隨著生物體的演化及複雜性增加，前複製複合體的組成也隨之變化。在細菌中，最核心的組成成分是DnaA，當DnaA佔據所有結合位點（binding sites）後，前複製複合體就形成了。在古菌中，其前複製複合體包含了單一的起源識別複合體（origin recognition complex，簡稱ORC）蛋白、Cdc6/ORC1及MCM蛋白的六聚體。相較之下，真核生物的前複製複合體最為複雜，包含六個ORC蛋白（ORC1-6）、Cdc6、Cdt1及MCM2-7的異構六聚體。不同物種間存在顯著差異，甚至如酵母菌的Cdc6被Cdc18取代，這突顯了生物演化的多樣性。
起源識別
起源識別是前複製複合體形成的第一步。在原核生物中，DnaA通過與oriC中的9個碱基對共識序列緊密結合來完成此任務。在古菌和真核生物中，則是依賴於ORC蛋白根據AT富集序列進行識別。真核生物通常擁有多個複製起源，而在酵母中，僅有一個明確的啟始序列，使其顯得相對特殊。
起源識別的差異反映出不同生命形式在基因複製過程中的適應和演化。
複製複合體的裝配
當細胞進入M期與G1早期，細胞週期中的CDK活性較低時，前複製複合體的組裝才會發生。這一過程是確保DNA複製只發生一次的重要機制。與細菌中的DnaA不同，古菌的複製裝配需要Cdc6及MCM蛋白的結合。
啟動複製
一旦前複製複合體形成，它必須被活化，並組裝複製機器。在細菌中，DnaA水解ATP以展開DNA，促進DnaB解旋酶及DnaC的進一步結合。而在真核生物中，MCM異構六聚體的磷酸化則進入了一個更為複雜的啟動過程，涉及到Cdc6和MCM10等多個蛋白的相互作用，最終確保DNA的複製正確進行。
防止複製複合體重組裝
每次細胞週期中必須確保基因組只被複製一次。當細胞分裂後，前複製複合體必須消失，以防止再次形成。不同生物通過不同機制來強化這一過程，例如，在大腸桿菌中，SeqA蛋白的作用防止了DnaA與低親和位點結合，而在真核生物中，CDK通過標靶Cdc6進行降解以避免重複複製。
只有在細胞週期的正確時機與機制下，DNA的複製才能高效而準確地進行。
Meier-Gorlin症候群
研究表明，真核生物的複製複合體成分缺陷會導致Meier-Gorlin症候群，這種疾病的特徵是侏儒症、膝蓋骨缺失、耳朵小等，與細胞增殖能力的降低直接相關，引發細胞數量不正常和生長缺陷的產生。
從細菌到真核生物，雖然在DNA複製的方式上存在著明顯差異，但在進行基因複製時卻表現出驚人的一致性。這引發了許多問題，這些精密的生物機制是如何進化和完善的呢？
