複製調控

複製調控是維持基因組完整性的第一道防線。「一週期一複製」規則（once-per-cell-cycle replication）的分子基礎由 John Diffley 等人在酵母系統中建立（Diffley, 2004, Curr Opin Cell Biol）。

Licensing 的分子機制

ORC1-6 以 ATP 依賴方式結合 DNA，招募 Cdc6（AAA+ ATPase）和 Cdt1。MCM2-7 以雙六聚體形式被裝載，形成 double hexamer encircling dsDNA。cryo-EM 結構（Li et al., 2015, Nature）揭示 MCM double hexamer 的 head-to-head 排列。

S 期的 re-licensing 防禦機制是多層冗餘的：CDK 磷酸化 Cdc6 促其降解（SCF^Cdc4 泛素化）；CDK 磷酸化 ORC1 使其失去染色質結合能力；Geminin 在 S/G2/M 期結合 Cdt1 抑制其活性。Geminin 在 APC/C^Cdh1 活化的 M/G1 過渡期被降解，允許新一輪 licensing。任何一層防禦失效都可能導致 re-replication。

複製時序（Replication Timing）

不同複製起點在 S 期的啟動時間不同：活躍轉錄的常染色質區域（euchromatin）早期複製，異染色質（heterochromatin）晚期複製。Forkhead 轉錄因子（Fkh1/2）在酵母中調控早期複製起點的啟動（Knott et al., 2012, Cell）。Repli-seq 技術揭示人類基因組的複製時序與 TAD（topologically associating domains）高度對應，暗示三維基因組結構調控複製時序。

複製壓力反應

ATR-Chk1-Claspin 路徑是複製壓力的主要感知器。RPA-coated ssDNA 的累積招募 ATR-ATRIP，透過 TopBP1/ETAA1 活化 ATR。Chk1 磷酸化 Cdc25A 促其降解，抑制 CDK2 活性。ATR 也磷酸化 MCM 複合體和多個 replisome 組分，直接穩定停滯的複製叉。

PARP1 在複製壓力下被招募至停滯的複製叉，促進 fork reversal（四路連接結構的形成）以保護新生 DNA 免受核酸酶降解。BRCA2 招募 RAD51 穩定 reversed fork；BRCA2 缺陷的細胞中，MRE11 和 EXO1 過度消化新生 DNA 導致基因組不穩定——這是 PARP inhibitor 在 BRCA 突變腫瘤中合成致死的第二種機制（fork protection defect，Schlacher et al., 2011, Cell）。