來(lái)自約翰霍普金斯大學(xué)的科學(xué)家們構(gòu)建出了起始識(shí)別復(fù)合物( Origin Recognition complex,) 的三維模型。ORC識(shí)別和結(jié)合特定DNA位點(diǎn)，啟動(dòng)整個(gè)復(fù)制過(guò)程（延伸閱讀：華人學(xué)者解析DNA解旋機(jī)制的起源 ）。就像繪制出犯罪嫌疑人的圖像一樣，這一復(fù)雜的ORC模型幫助確立了這一至關(guān)重要的“目的蛋白”活性“情況”。新信息還揭開(kāi)了另一個(gè)謎題：ORC的結(jié)果表明它并不總是像以前認(rèn)為的那樣處于“開(kāi)啟”（on）狀態(tài)，并且沒(méi)有人知道它是如何開(kāi)啟和關(guān)閉的。

這項(xiàng)研究發(fā)表在3月11日的《自然》（Nature）雜志上。

生物物理學(xué)和生物物理化學(xué)教授James Berger博士說(shuō)：“盡管ORC蛋白機(jī)器對(duì)于生命至關(guān)重要，但我們對(duì)于它的運(yùn)作機(jī)制卻知之甚少。通過(guò)了解它的樣子，以至每個(gè)原子的排列，我們認(rèn)識(shí)了它與DNA互作的位置以及它是如何工作的。”

多細(xì)胞生物在細(xì)胞分裂之時(shí)進(jìn)行生長(zhǎng)。而在細(xì)胞分裂之前，它必須為新細(xì)胞生成組成元件副本。由于DNA信息被密封在DNA雙鏈內(nèi)部，訪問(wèn)和復(fù)制信息之前一種叫做復(fù)制體（replisome）的專門的機(jī)器必須要解開(kāi)DNA鏈。

一個(gè)叫做MCM的馬達(dá)是復(fù)制體的關(guān)鍵組成部分，它負(fù)責(zé)解開(kāi)配對(duì)的DNA鏈。MCM是一個(gè)閉合的蛋白質(zhì)環(huán)，在它環(huán)繞DNA長(zhǎng)鏈之前必須首先要打開(kāi)它。ORC負(fù)責(zé)解決這一問(wèn)題。它可以打開(kāi)MCM環(huán)，讓其能夠環(huán)繞并解開(kāi)DNA。

過(guò)去已經(jīng)知道ORC是一個(gè)6亞基蛋白質(zhì)復(fù)合體，其中有5個(gè)亞基形成了一個(gè)微微張開(kāi)的環(huán)，第六個(gè)亞基Orc6形成了一條尾巴。Orc6錯(cuò)誤可引起一些裝配問(wèn)題，影響整個(gè)機(jī)器的功能，導(dǎo)致一種叫做Meier-Gorlin綜合征的侏儒癥。為了更多地了解這一復(fù)合物運(yùn)作的機(jī)制，Berger實(shí)驗(yàn)室的博士后研究人員Franziska Bleichert從果蠅細(xì)胞中提取了這一蛋白，并通過(guò)誘導(dǎo)它變成微小的晶體來(lái)固定住它。她隨后利用高度會(huì)聚的光束向晶體照射高能X射線分析了它的結(jié)構(gòu)。生成的數(shù)據(jù)使得她以十億分之一英寸的尺度逐個(gè)原子構(gòu)建出了這一蛋白質(zhì)的精確形狀。

她的模型揭示出了Orc6連接ORC環(huán)的確切位置，并解釋了蛋白質(zhì)中的一些錯(cuò)誤造成嚴(yán)重破壞的機(jī)制，不過(guò)功能失調(diào)的ORC引起侏儒癥的原因仍然是一個(gè)謎。

這一三維模型還揭示出了一種意外的調(diào)控機(jī)制。過(guò)去人們認(rèn)為ORC總是“開(kāi)啟”，但在它發(fā)揮作用的細(xì)胞核中卻并非一直是這種狀態(tài)。這一模型顯示它可以一種失活狀態(tài)存在，由此提出了一個(gè)問(wèn)題：它是如何開(kāi)啟和關(guān)閉的？

Berger說(shuō)：“事后看來(lái)，對(duì)ORC存在另一個(gè)層面的調(diào)控并不奇怪。例如，只要卵細(xì)胞一受精，它就必須立即行動(dòng)通過(guò)多輪的細(xì)胞分裂來(lái)構(gòu)建出胚胎，這首先要求進(jìn)行DNA復(fù)制。這種失活的狀態(tài)使得卵細(xì)胞能夠?qū)?span lang="EN-US">ORC儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)當(dāng)需要之時(shí)就可以用到它。”他的研究小組打算很快驗(yàn)證這一觀點(diǎn)。