原核与真核生物的复制起始模型。PLoS Genet. 2019 Sep 12;15(9):e1008320.
1963年,Francois Jacob和Sydney Brenner提出了复制子模型来解释DNA的复制机制。复制子模型包含两个特定的组件:起始蛋白(initiator)和复制基因(replicator)。复制基因是顺式元件,即DNA中的一段特定序列;起始蛋白是反式因子,可以识别并结合复制基因,从而启动复制过程。
复制基因中开始复制的序列称为复制起点(origin of replication)。大肠杆菌的复制起点称为oriC。从理论上说,复制起点是复制基因的一部分,不过这两个词也经常混用。
大肠杆菌复制起点结构。Front Microbiol. 2017; 8: 2496.
复制子假说得到许多研究结果的支持,也可以用来解释很多实验现象,比如质粒的不相容性:具有相同复制起点的质粒需要相同的起始蛋白,竞争会影响其正常复制。
不同生物的具体复制机制有很大差别,但大体过程相同,都是识别起点-加载解旋酶-组装复制体。下图为真核生物、细菌、古细菌(archaea)和病毒的复制起始过程。
不同生物的复制起始。Curr Opin Struct Biol. 2018 Dec; 53: 131–139.
有些生物的复制还有终止点(terminus)。大肠杆菌的复制终点称为tus,含有23 bp的保守序列,由Tus蛋白与之结合,参与复制的终止。
大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的复制终止。Structure. 1997 Jan 15;5(1):1-5.