人源化酵母DNA复制起始位点识别复合物ORC

　　Nat Comm | 翟元梁/戴碧瓘/梁子宇联合团队揭示人源化酵母DNA复制起始位点识别复合物ORC

　　真核生物DNA复制起始的调控，是细胞分裂过程中保持基因组稳定性的关键。同时，此调控过程对于人类胚胎发育也尤为重要。复制起始调控的紊乱，会导致发育缺陷，例如Meier-Gorlin侏儒综合症的出现，以及DNA损伤和癌症的发生。

　　真核生物DNA复制开始于分布在基因组多条染色体上的许多复制起始位点（replication origin）。酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）细胞的基因组，包含有300-400个序列比较类似的复制起始位点（ARS，autonomously replicating sequence）。这些ARS DNA，可以被复制起始识别复合物（origin recognition complex, ORC）识别并结合。ORC包含有六个亚基，Orc1-6。ORC结合ARS DNA后，进而招募 Mcm2-7解旋酶到origin DNA上，形成双六聚体（double hexamer，DH）。MCM-DH解旋酶进一部激活后，负责在复制起始位点打开双链DNA，以及形成CMG（Cdc45-Mcm2-7-GINS）解旋酶，进而在复制叉（replication fork）解螺旋双链DNA以提供DNA复制的单链模板。

　　有趣的是，酵母和人源ORC的蛋白质结构和功能高度保守，但ORC识别并结合DNA序列特异性，在这两个系统中却迥然不同。酵母ORC可以识别特异的ARS DNA序列，而人源ORC却没有固定的识别序列。那么是什么原因导致这种差异呢？这个问题在过去三十年一直是个未解之谜。

　　近日，香港大学生物科学学院翟元梁教授和香港科技大学生命科学部戴碧瓘教授和梁子宇教授团队合作在Nature Communications上发表论文Humanizing the yeast origin recognition complex，发现酵母ORC识别origin DNA的决定性因素在于Orc4亚基中的一小段包含19个氨基酸的a螺旋插入序列（insertion a helix, IH）。而这段序列却不存在于人源的Orc4。从酵母Orc4中去除此段IH序列后，酵母ORC便被赋予人源ORC识别DNA序列的特性，其结合DNA不再受限于特定的DNA序列，而很大程度上取决于基因组核小体的分布。