Pre -RC在包括酵母、植物和动物在内的所有真核生物谱系中高度保守。然而，控制这些蛋白质可用性的调节机制在进化过程中发生了巨大变化。例如，在植物中，除 ORC5 外，所有 ORC 亚基均受 RBR-E2F 通路调控。而在动物细胞中，只有大亚基 ORC1 是 E2F 靶标。酵母中的 ORC 在整个细胞周期中仍然与染色质结合，而在动物中，一个或多个亚基在 S 期起源激活后从 pre-RC 复合体中离开，输出到细胞核或被蛋白酶降解。尽管对植物进行了早期研究，但我们对与细胞周期进程相关的 pre-RC 成分动力学的了解仍然滞后。此外，ORC1、CDC6 和 CDT1 蛋白在拟南芥中是由重复基因编码的, 因此研究人员想要探究它们是功能冗余还是发挥独特作用。2023年3月7日，Nature communications在线发表了一篇题为“Distinct roles of Arabidopsis ORC1 proteins in DNA replication and heterochromatic H3K27me1 deposition”的研究论文，作者解析了两种 ORC1 蛋白的不同作用可能是其他具有重复ORC1基因的生物体的共同特征，这也是与动物细胞的主要区别。
pre-RCs 的几个成员CDC6、CDT1和 ORC1由拟南芥中的两个基因编码。在这里，尽管它们约有 87% 的氨基酸相同，但这两种蛋白的部分不同表达域强烈表明它们可能在器官发育中发挥不同的作用。
作者发现高度相似的 ORC1a 蛋白的功能与 ORC1b 蛋白的功能完全不同，因为它似乎在 DNA 复制中没有发挥主要作用。相反，缺乏 ORC1a 的细胞在染色中心 H3K27me1 沉积存在缺陷，特别是在核内复制细胞中。H3K27me1 植物特异性异染色质标记由 ATXR5 和 ATXR6 甲基转移酶沉积在新复制的 DNA 中，通过它们与 DNA 复制叉的 PCNA 介导的的关联。作者通过实验证明了ORC1a 可以与 TREX-2 复合体相互作用以促进 ATXR5/6 募集到 pre-RCs，在 DNA 复制开始后可以以 PCNA 依赖的方式转移到复制体。
综上，作者证明了植物 ORC1a 和 ORC1b 分别在异染色质维持和 DNA 复制中获得不同功能，而在动物中，单一蛋白质起着双重作用。ORC1a 和 ORC1b 蛋白获得了动物中未发生的分工。这一进化史突出了 DNA 复制和异染色质维护之间的重要联系，以保持基因组的稳定性。
文章来源：植物生物技术Pbj
