Nature：科学家利用X射线探测机体早期DNA的“影印”过程

  近日，刊登在国际著名杂志Nature上的一篇研究论文中，来自约翰霍普金斯大学的研究人员通过研究开发了一种名为ORC的复杂蛋白的3D模型，其可以帮助DNA进行复制；就好象对罪犯进行拍照一样，这种ORC模型可以帮助描绘出关键兴趣蛋白的活动图谱。

  研究者James Berger教授指出，尽管ORC蛋白模型对于生命研究非常关键，但我们并不知道其工作的机理，通过研究其工作原理，乃至每一个分子的排列方式，我们就可以清楚地观察到ORC是如何同DNA相互作用完成其工作的。

  多细胞有机体当机体细胞分裂为两个的时候才会开始生长，然而在细胞分裂前，其首先会形成部分细胞结构的拷贝来作为新细胞形成的原料，而DNA信息在细胞核中则是以双链形式密封存在的，这种密封形式称之为复制体，DNA复制之前复制体必须揭开双链。复制体的一个关键元件就是名为MCM的马达，其可以揭开成对的DNA双链，MCM是一个密闭的蛋白环，在其环绕长链DNA之前其必须处于打开状态，而起点识别复合体(ORC)就可以解决这一问题，其会在MCM环上形成裂痕从而使得MCM可以揭开DNA双链。

  此前认为ORC是一个6亚基蛋白复合体，其中5个亚基形成一个轻微开放的环，而第六个名为Orc6的亚基则形成一个尾部结构，Orc6的错误就会引发装配的问题，其会影响整个OCR的功能，并且引发诸如Meier-Gorlin综合症的机体障碍；为了研究ORC的工作原理，研究人员从果蝇细胞中提取了该蛋白，通过对其进行固定，结晶，最后来用高能量的X射线对其结构进行分析。

  本文研究中，研究者表示，这种新型模型可以精确揭示Orc6在ORC复合体中的精确位置，同时也可以帮助阐明Orc6的错误如何引发疾病的发生。最后研究者Berger说道，本文研究阐明了ORC的另一种调节机制，当卵细胞受精后，其就会通过多种细胞分裂进入胚胎产生发育的阶段，但这首先需要DNA的复制，而卵细胞的不活动状态正可以帮助其进行细胞核ORC的积累以便后期胚胎的发育。（转化医学网360zhyx.com）

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Crystal structure of the eukaryotic origin recognition complex
Nature doi:10.1038/nature14239
Franziska Bleichert, Michael R. Botchan & James M. Berger
Initiation of cellular DNA replication is tightly controlled to sustain genomic integrity. In eukaryotes, the heterohexameric origin recognition complex (ORC) is essential for coordinating replication onset. Here we describe the crystal structure of Drosophila ORC at 3.5 Å resolution, showing that the 270 kilodalton initiator core complex comprises a two-layered notched ring in which a collar of winged-helix domains from the Orc1–5 subunits sits atop a layer of AAA+ (ATPases associated with a variety of cellular activities) folds. Although canonical inter-AAA+ domain interactions exist between four of the six ORC subunits, unanticipated features are also evident. These include highly interdigitated domain-swapping interactions between the winged-helix folds and AAA+ modules of neighbouring protomers, and a quasi-spiral arrangement of DNA binding elements that circumnavigate an approximately 20 Å wide channel in the centre of the complex. Comparative analyses indicate that ORC encircles DNA, using its winged-helix domain face to engage the mini-chromosome maintenance 2–7 (MCM2–7) complex during replicative helicase loading; however, an observed out-of-plane rotation of more than 90° for the Orc1 AAA+ domain disrupts interactions with catalytic amino acids in Orc4, narrowing and sealing off entry into the central channel. Prima facie, our data indicate that Drosophila ORC can switch between active and autoinhibited conformations, suggesting a novel means for cell cycle and/or developmental control of ORC functions.