我室孔道春实验室在真核细胞DNA复制起始机制研究方面取得重大突破性发现

      DNA复制的研究已经历了三个主要阶段：第一阶段是20世纪50年代到70年代末，主要是研究原核细胞DNA复制叉里的生化反应，包括复制蛋白/酶的确定及它们生化作用的阐明；第二阶段是60年代末到80年代末，主要是确定真核细胞DNA复制叉里蛋白/酶及阐明它们的生化作用；第三阶段是研究真核细胞DNA复制起始机理，这个阶段从上个世纪80年代末开始，一直到现在。为什么真核细胞DNA复制起始的研究有一个专门的阶段呢？主要原因是真核细胞DNA复制起始过程非常复杂、且高度调控，以保证我们基因组的稳定性。

      真核细胞DNA复制起始研究的一个标志性的突破点，是经过多年的寻找终于在1992年找到了识别DNA复制源的蛋白---ORC (Origin Recognition Complex)。这个工作是美国冷泉港Bruce Stillman实验室完成的。90年代中期，确定了真核细胞DNA复制起始的一个核心步骤是pre-RC (pre-replicative complex)的形成， pre-RC形成于细胞周期的G1期；同时也确定了ORC，Cdc6和MCM是pre-RC的组成成分。Cdc6是Leland Hartwell在1973年命名的，确定Cdc6的生物功能与DNA复制相关是后来许多实验室的工作。MCM（Mini-chromosome maintenance）复合体的亚基是1984年Bik Tye通过遗传筛选首先确定的，她的文章里也提到了MCM应该与DNA复制相关。直到90年代后期才证明MCM是DNA复制解旋酶，这个证明过程来自于许多实验室的工作，但业内还是认为MCM是Bik Tye发现的。2000年，Paul Nurse 和Marcel Mechali实验室同时证明Cdt1也是pre-RC的成分，但Cdt1是David Beach在1994年首先发现的。在David Beach的文章里，有一个实验数据指出缺失Cdt1基因的裂殖酵母孢子，发芽后不能进入细胞的S期，猜测Cdt1的功能可能与DNA复制相关，但他并没有证明Cdt1是DNA复制蛋白。细胞不能进入S期，可以有很多原因。从1973年到2016年的43年时间里，总共确定了四个蛋白/酶是pre-RC的组分，即ORC，Cdc6/Cdc18, Cdt1, 和 MCM；其中，ORC被认为是Bruce Stillman实验室发现，MCM被认为是Bik Tye实验室发现。这四个蛋白在出芽酵母到人细胞，是非常保守的。DNA复制起始机制的研究，主要是发现pre-RC的成分及它的装配机制。

      在真核细胞DNA复制起始领域，有三个主要问题几十年里一直没有解决。它们是：1.从裂殖酵母到人细胞，pre-RC的装配机制没有阐明；2.从裂殖酵母到人细胞，DNA复制源的结构没有阐明；3.人细胞DNA复制源的位置、即DNA复制起始位点，一直没有在基因组范围内确定。第一个问题关系到对DNA复制起始机制的理解，第二和第三个问题关系到理解高等真核细胞是如何选择DNA复制起始位点的及如何能保证染色体DNA上的每一个片段在一个细胞周期内能被复制一次。