基因组DNA的准确和完整复制对于所有生物来说都是非常重要的。在真核生物中,DNA复制受到严格调控以确保遗传信息准确无误地传递下去。为了保证每个复制起点在每次细胞分裂时只被激活一次,DNA复制的起始过程被分为时间上分开的两个阶段,分别是“复制许可阶段”和“起点激活阶段”。复制许可阶段始于细胞周期G1期早期,此时DNA复制解旋酶被装载到DNA复制起点上。在很多激活因子的参与下,装载完成的解旋酶会在S期被激活。最后,DNA聚合酶和其他辅助蛋白被招募到双向复制叉周围,从而形成两个活跃的复制体,DNA的双向复制便由此开始。MCM(minichromosome maintenance)复合体是真核生物DNA复制解旋酶的核心部分,它由六个亚基(Mcm2-7)组成。在G1期,复制起点识别复合体(ORC)和Cdc6首先结合到复制起点DNA上,继而招募两个Cdt1-Mcm2-7七聚体,形成一个头对头且处于非激活状态的MCM双六聚体,而装载过程的具体机制目前尚不清楚。在本研究中,我们利用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)对Cdt1-Mcm2-7七聚体和Mcm2-7六聚体进行体外蛋白过表达,并借助冷冻电镜单颗粒三维重构技术分别解析了Cdt1-Mcm2-7七聚体和Mcm2-7六聚体复合物的电镜结构。通过对两个结构进行比较、分析,我们发现两个复合体都是左手螺旋环状结构,在Mcm5和Mcm2亚基之间有一个10~15?的开口,但是这个开口大小不足以让dsDNA通过。同时,两个复合体的中间通道都被Mcm5的WH基序挡住。这说明在装载过程中,Mcm2-7会发生进一步的构象变化,使得Mcm2/5开口变大,Mcm5的WH基序被移除,这样dsDNA才能够进入Mcm2-7的中间腔。Cdt1环绕在Mcm2、Mcm6和Mcm4的N端结构域周围,起到稳定整个复合体的作用。基于Cdt1的结构和功能,我们提出了一个解旋酶分步装载的模型。七聚体和六聚体内在的螺旋结构说明平坦的DH环状结构是一个被约束的高能复合物,它是由两个类似于紧密连接的压缩弹簧组成的。我们推测弹簧弹开所释放的能量提供了最初的双链DNA解旋的动力。基于以上结果,我们针对DNA解旋过程提出了一个弹簧运动模型,该模型与之前报道的CMG解旋酶的尺蠖移位模型相一致。