基本介紹
- 中文名：起始識別複合物
- 外文名：origin recognition complex
起始識別複合物( Origin Recognition complex,ORC)
人們最早在酵母菌中發現，認為ORC是啟動DNA複製的關鍵因子，是真核細胞DNA複製的起始蛋白。隨著研究的深入，越來越多的組織、細胞中發現了ORC,並在細胞周期和細胞增殖中具有重要的作用。近年來，在人類不同組織(如肺、甲狀腺、小腸黏膜、結腸黏膜、睪丸、腎、脾、心等)也發現了ORC不同的亞單位和蛋白表達。最新發現認為細胞周期是由ORC來調控的。
（1）.ORC的結構和組成
ORC由6個不同的亞單位組成，即ORC1、ORC2、ORC3、ORC4、ORC5和ORC6,它們最初是在酵母菌中發現，以ATP依賴形式結合在DNA複製起始點上，該起始點由含11 對保守序列的鹼基和有關的其他元件組成。後來其同源複合體被發現存在於所有的真核生物中。人類ORC也由6 個亞單位(ORC1 ～6 )組成。其中最小的亞單位為ORC6,最大的亞單位為ORC1。人類ORC1的豐度呈現細胞周期特異性波動(被稱為ORC1周期),而ORC2 ～5 在整個細胞周期中保持穩定。
（2）.ORC與細胞周期
細胞周期有嚴格的順序，可分為4個時相： G1期(細胞生長期) 、S期(DNA合成和複製) 、G2期(DNA合成後期) 、M期(染色體分裂期)。一般說來，多數哺乳動物細胞完成細胞周期所需的時間為10～30 h。對真核生物而言，細胞周期是由1 個母細胞分裂結束後形成的細胞至其下一次再分裂結束形成2個子細胞的過程，這一過程中的任何缺陷都將導致染色體變異，使遺傳信息丟失、DNA 分子發生重排或非平均地分配至子代細胞中。
許多事實證明，ORC是真核DNA 複製的啟動子。在啟動DNA 複製之前，ORC 與染色體上的DNA啟動位點結合，與其他起始因子如CDC6 ( cyc2lin dependent cyclin 6)和MCM (minichromosome maintenance)蛋白結合，形成複製前複合物(prereplication complex,pre2RC),後者使G0期的細胞進入G1期，並向S 期轉化。儘管染色質上的DNA 和MCM濃度增加與ORC1增加是平行的，但當ORC1降解後，結合在染色質的MCM 仍處於高水平，p re2RC發生結構改變並與啟動因子分離，且隨ORC2DNA而改變。真核細胞的染色體上存在著多個啟動位點，但這些啟動位點均需要與有活性的ORC結合才能進入細胞周期循環。
所有ORC亞基保持在細胞核內，ORC2在細胞周期的各個階段持續進行磷酸化修飾，而ORC1僅在有絲分裂期發生高度磷酸化。另有研究發現，ORC1在M期也存在磷酸化改變，但這種修飾的意義還不太清楚。近來的一些研究提示，ORC2、ORC3、ORC4和ORC5能形成核心複合物，而ORC1和ORC6不進入這個核心。進一步研究顯示，蛋白酶體特異性抑制劑MG132能使低水平的ORC1迅速增加，提示ORC1 周期性的降解是由遍在蛋白226S蛋白體途徑介導的。ORC1屬於DNA合成期( S期)特異性的遍在蛋白，ORC1的濃度與細胞周期變化密切相關。ORC1 與ORC2 ～5 細胞核內迅速結合或解離，嚴格影響著細胞周期進程。如果人類ORC的結構和功能完整性是DNA 複製所必需的，那么ORC1便是調節活性的關鍵基團，而ORC2～5則為結構基因。
Tatsumi等採用人類ORC1 ～5 特異性抗體，通過B rdurd陽性細胞計數、FACS模式分析以及細胞周期蛋白A 和E含量(為細胞周期轉化的標記物)測定，發現HelaS3細胞裂解物的細胞周期蛋白E的濃度與Brdurd陽性細胞數目密切相關。細胞周期蛋白A的濃度在S期增加，而ORC1從G1早期處於基線水平，在G1/S移行期達峰值，比基礎水平高10倍。然後又從S～G2期開始下降，而ORC2～5的濃度在整個過程中保持穩定。通過共聚焦顯微鏡觀察還發現，在HelaS3細胞核以小斑點信號存在，每個細胞內的斑點數目與細胞周期B rdurd陽性染色部位密切相關。ORC1信號與Brdurd信號無重疊現象，提示ORC1不出現DNA合成場所。用阿菲迪黴素、羥基脲或胸腺嘧啶脫氧核苷處理後的處於S早期的細胞，其ORC1的濃度同樣非常低，一旦誘導劑被阻斷，處於S早期的細胞又會開始合成DNA,但無ORC1增加。因此，ORC1 與細胞周期進程密切相關，是啟動細胞周期從G0期進入G1 /S期必不可少的因子。ORC1與細胞迅速降解或清除能有效預防細胞周期的再次啟動。
（3）.ORC與細胞增殖
在真核生物細胞增殖調控中，G1期是啟動細胞周期循環的關鍵，其中存在兩個關鍵的細胞周期檢驗點。一個是存在於酵母中DNA合成開始前的啟動點，另一個是高等真核生物G1 /S期的限制點( restriction point,R)。參與細胞增殖調控的分子有：細胞周期蛋白( cyclin) 、細胞周期蛋白依賴激酶( cyclin dependent kinase,CDK) 、磷酸化酶和細胞周期依賴性激酶抑制劑( cyclin depentent kinase inhibi2tor,CD I) [ 9 ]。具有增殖潛能的真核細胞，其增殖過程受細胞周期的調控。ORC參與細胞增殖過程，即DNA的複製是由起始複製點(origins of rep lication)開始的。起始複製點也就是自主複製序列,散布在染色體上，在整個細胞周期中，起始複製點上結合有ORC複合體，後者的作用就像一個停泊點，供其他調節因子停靠。CDC6是其中的一個調節因子，在G1期CDC6含量瞬間提高，CDC6結合在ORC上，在ATP供能下，促進6個亞單位構成的MCM複合體和其他一些蛋白結合至ORC上，形成pre2RC,使細胞周期與增殖不斷進行，完成生命活動。
