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細胞分裂的秘密：為何DNA複製如此關鍵？
在生物學中，細胞的複製是生命延續的重要基礎，而DNA的精確複製更是這一過程的核心。隨著每個細胞週期的進行，DNA的複製需依賴一個名為前複製複合物（pre-replication complex，簡稱pre-RC）的蛋白質複合物。該複合物的形成不僅是DNA複製的必要步驟，還確保了每一個子細胞都能正確繼承母細胞的遺傳信息。這使得pre-RC成為細胞週期中極其重要的一部分。
組成部分
隨著生物的進化，其前複製複合物的組成也變得愈加複雜。在不同生命域中，pre-RC的組成如下：
在細菌中，pre-RC的主要組成部分是DnaA，當DnaA佔據了所有與其結合的位點時，pre-RC便形成。
古生菌的前複製複合物不同於細菌，通常能作為真核生物前複製複合物的簡化模型，包含一種單一的來源識別複合物（ORC）蛋白、Cdc6/ORC1和一個六聚的minichromosome maintenance (MCM) 蛋白。
真核生物的pre-RC是最複雜且受高度調控的，包括六種ORC蛋白（ORC1-6）、Cdc6、Cdt1以及六種MCM蛋白的異聚物（MCM2-7）。例如，Schizosaccharomyces pombe中的Cdc6被同源的Cdc18取代，而Xenopus laevis則有額外的MCM9參與進來以促進MCM異聚物的加載。
來源識別過程
認識來源於複製的過程是形成pre-RC的第一步。在不同的生物域中，這個過程是不同的。
在原核生物中，由DnaA負責來源的識別，該蛋白緊密結合於oriC中的九碱基共識序列。
古生菌則通常具有1-3個複製來源，這些來源通常是富含AT的區域，而真核生物通常在每條染色體上有多個複製來源。例如，在酵母菌中，來源的啟動序列是TTTTTATG/ATTTA/T，而在Schizosaccharomyces pombe及其他高等真核生物中，啟動序列通常不是很好定義，卻普遍表現為AT豐富或彎曲的DNA拓撲。
加載過程
pre-RC的組裝僅在細胞週期的晚期M期和早期G1期進行，此時的細胞依賴於低的細胞周期依賴激酶（CDK）活性。這種時間安排及其他調控機制確保了DNA的複製僅在每個細胞週期中進行一次。這一過程中，prokaryotes的pre-RC在DnaA佔據了所有可結合的位點後才會形成。而真核生物則是在ORC1-6首先結合來源之後，接著Cdc6被招募。
DNA複製的啟動
一旦pre-RC形成，就必須激活它並組建複製體系方可開始DNA複製。在原核生物中，DnaA會水解ATP以打開oriC的DNA，隨後其他蛋白協助形成複製泡。而在真核生物中，MCM異聚物會被磷酸化以進入複製的準備狀態，然後再通過招募各種重要成分來完成複製。
防止前複製複合物重新組裝
確保基因組在每個細胞週期中僅複製一次是極為重要的，這就要求在完成後必須防止pre-RC的再次組裝。以E. coli為例，研究顯示在分裂後，pre-RC必須轉變回bORC狀態，以確保DNA複製的唯一性。此外，真核生物如S. cerevisiae則透過針對Cdc6的降解維持這一機制。
Meier-Gorlin綜合症
如果eukaryotic replication complex中的組分出現缺陷，會導致Meier-Gorlin綜合症，這一症狀通常伴隨著侏儒、髕骨缺失或發育不良等現象。已知致病突變包括ORC1、ORC4、ORC6、CDT1及CDC6基因的缺陷。
DNA複製的過程何以如此復雜卻又如此精確地確保基因信息的傳遞？這引發我們對生命運作奧秘的深入思考？
