DNA 複製的分子機制是基因組穩定性的核心。深入理解需整合結構生物學（repliosome 架構）、酶動力學、檢查點信號和臨床轉譯。
Repliosome 的結構與動態
真核 repliosome 的核心是 CMG 複合體（Cdc45-MCM-GINS），MCM2-7 六聚體以 3' → 5' 方向在前導股模板上運動（與原核 DnaB 的 5' → 3' 相反）。Cryo-EM 結構揭示 CMG 如何與 Pol ε（前導股）和 Pol α-primase（引發）協調。前導股和落後股的合成由 PCNA（sliding clamp）和 RFC（clamp loader）協調——每個岡崎片段需要一個新的 PCNA 裝載週期。Pol δ 負責落後股延伸和岡崎片段成熟（strand displacement 後由 FEN1/Dna2 切除 flap、Ligase I 封口）。
複製起始的時序控制
複製 licensing（MCM 裝載）限制在 G1 期，由低 CDK 活性允許。S 期 CDK（Cyclin A/E-CDK2）和 DDK（Dbf4-Cdc7）磷酸化 MCM 和 Sld2/3（酵母）/ Treslin/MTBP（人類），觸發 CMG 組裝和起始。高 CDK 同時抑制 re-licensing，確保每個起點一個週期只啟動一次（once-per-cell-cycle rule），防止再複製（re-replication）。不是所有 licensed origins 都會啟動——大部分作為「休眠起點」（dormant origins），只在複製叉停滯時作為備份啟動。
複製壓力與 DNA 損傷反應
複製叉遇到 DNA 損傷、蛋白質-DNA 複合體或重複序列時會停滯。ATR-Chk1 路徑是複製壓力的主要感測器：RPA 包覆的 ssDNA 區域招募 ATRIP-ATR，活化的 ATR 磷酸化 Chk1，後者抑制新起點的啟動、穩定停滯的複製叉並活化 DNA 修復。複製叉崩塌（fork collapse）產生 DSB，轉而活化 ATM-Chk2 路徑。跨損傷合成（TLS）聚合酶（Pol η、κ、ι、Rev1）可繞過損傷繼續合成，但保真度較低。Pol η 對 UV 造成的 CPD（cyclobutane pyrimidine dimer）有高保真活性——XPV 型著色性乾皮症就是 Pol η 缺陷所致。
癌症治療中的複製靶點
腫瘤細胞因致癌基因驅動的複製壓力（oncogene-induced replication stress）而特別依賴 ATR-Chk1 和 PARP 路徑。ATR 抑制劑（ceralasertib）和 Chk1 抑制劑正在臨床試驗中。PARP 抑制劑（olaparib）在 BRCA1/2 缺陷腫瘤中利用合成致死（synthetic lethality）原理——BRCA 缺陷細胞無法進行同源重組修復複製叉崩塌產生的 DSB。拓撲異構酶抑制劑（camptothecin 靶向 Topo I、etoposide 靶向 Topo II）透過穩定 cleavage complex 製造 DNA 損傷，是經典化療藥物。核苷類似物（gemcitabine、cytarabine）以 dNTP 類似物摻入 DNA 終止複製。