复制叉（replication fork）是DNA复制时在DNA链上通过解旋、解链和SSB蛋白的结合等过程形成的Y字型结构。在复制叉处作为模板的双链DNA解旋，同时合成新的DNA链。

细胞对于DNA复制速度的调控也大多发生在复制叉上。细胞通过调节DNA的复制速度来保障其基因组的稳定性，从而适应细胞内不断波动的代谢。

在这项最新的研究中，哥本哈根大学的科学家通过大量实验阐明了DNA复制时的复制叉动力机制与核苷酸原料合成之间的具体机制。

DNA复制需要四种核苷酸元件作为原料，这些原料由核糖核苷酸还原酶(RNR)催化产生。

那么就有了一个疑问：RNR催化合成核苷酸元件的速度到底是怎样与DNA的复制速度相吻合的呢？

这项最新研究揭秘了核苷酸合成与DNA复制之间的具体关系。

研究人员发现，当RNR催化合成的核苷酸减少时，DNA的复制速度也会相应降低。

如果核苷酸产量降低，细胞内由活性氧（ROS）水平就会发生相应上调，ROS水平上调则会促使DNA复制的加速器氧化物氧还蛋白2（PRDX2）从复制复合体中解离，从而减缓DNA复制的速度。

在研究这一现象的过程中研究人员首先发现一种称为TIMELESS的分子会随DNA复制速度的降低而表达下调。

在发现了这个现象之后，研究人员便开始寻找导致TIMELESS表达下调的原因。在经过一番探索之后，研究人员最终发现细胞中的ROS浓度上升会促使TIMELESS分子的表达下调，降低DNA的复制速度。

这下子研究人员就很兴奋了，这可是个大新闻！但是科学家们没有停下脚步，ROS和TIMELESS之间到底是靠什么关联起来的呢？

说到这儿，你就应该很清楚三者的关系了，而下面的一张图也可以很好的告诉你三者之间的关系：

核糖核苷酸还原酶（RNR）的表达下调会提高过氧化物氧还蛋白2（PRDX2）检测到的活性氧（ROS）。在寡聚状态下， PRDX2与DNA复制体结合形成ROS传感器，当与低水平的ROS接触时，其结合位于复制叉的复制加速器TIMELESS。由RNR衰减而产生的ROS水平升高会破坏寡聚PRDX2的较小亚基，使其与染色质解离并迫使TIMELESS从复制体中移出。这一过程则立即减缓了复制叉的运动速度，从而缓解了DNA的复制速度。

到这里，我们就掌握了那把可以控制DNA复制速度的钥匙，这不同于我们控制原料、酶、温度来进行控制DNA的复制速度，这是可以在人体内进行的可控DNA复制速度。这也意味着，他可以被用来作为多重基因疾病的另一扇大门！

不信？来看看研究者的另一个实验吧。

在我们的生命周期之中，往往有很多不受控制的细胞，他们成了人类的噩梦，他们不停地分裂繁殖以至于人体的平衡被打破，他们就是癌细胞。

癌细胞会不停的分裂，与之相对应的，癌细胞的DNA也在不停地复制。DNA复制是一个很复杂的过程，对于癌细胞来说，他们也需要保持自身DNA的完整性，但是突变的基因使得复制的过程要比正常的细胞DNA复制要慢得多。如果我们使癌细胞的DNA复制的过程有小步走变成快步跑呢？

在实验中，研究人员发现，阻断TIMELESS的产生可以使得基因组变得不稳定起来。

在对癌细胞的研究中，科研人员发现PRDX2蛋白是一种重要的调节因素。如果截断了ROS传递的化学信号，细胞的复制过程将不能减慢，而这则会导致癌细胞的死亡。

我们可以控制DNA的复制速度意味着什么？

当然在这之前我们已经可以在体外进行DNA复制条件的控制，从而使其进行不同程度的运用。

但是你在人体内或者动物模型里面你是无法做到的。你无法调节温度，你也不能直接向细胞加入原料和相关的酶。

我们可以扰乱癌细胞的复制进程，那么对于其他的细胞呢？脑细胞可不可行？

寿命理论中有一个广为人知的理论：端粒假说。每复制一次，末端DNA就缩短若干个端粒重复序列，即出现真核细胞分裂中的“末端复制问题”。当端粒缩短到一定程度时即引起细胞衰老，故端粒又称“细胞分裂计时器”。而如果我们可以做到降低DNA的复制速率呢？

在某些特定的部位增加DNA的复制速率？会不会建立起来一种新的联系？

这些都有待我们去探索。而未来，也必定有着广阔的天地供基因技术驰骋。

参考资料：Redox-sensitive alteration of replisome architecture safeguards genome integrity

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