DNA複製擾亂了基因之間的劑量平衡；在S中期，早期複製的基因拷貝增加了一倍，而晚期複製的基因拷貝卻沒有。基因之間，尤其是蛋白質複合物成員之間的劑量失衡對細胞是有毒。但是，細胞處理這種不平衡的分子機制仍然不完全清楚。
2019年10月29號，中科院遺傳的發育所錢文峰研究團隊等人在Genome Research上在線發表了題為Synchronized replication of genes encoding the same protein complex in fast-proliferating cells的文章。該研究表明S期對劑量平衡的需求在複製時機程序的優化中起著重要作用。在分化過程中，隨著細胞週期的延長，這種選擇變得輕鬆，而在腫瘤發生過程中，隨著細胞週期的縮短，這種選擇得以恢復。
平衡假說認為，蛋白質複合物亞基之間的化學計量關係對於細胞的生存和增殖至關重要；這種關係的破壞擾亂了蛋白質複合物的功能，有時甚至導致細胞毒性。平衡假說為生物現象的理解提供了獨特的框架，特別是非整倍體細胞的增殖率、重複基因的命運和X染色體失活。非整倍體被定義為不是單倍體補體倍數的核型，在不同染色體上的基因之間產生劑量不平衡。
與平衡假說一致的是，異整倍體往往導致比保持基因劑量平衡的多倍體更嚴重的生長缺陷。此外，增加一個較大的染色體，導致更多基因之間的劑量不平衡，往往導致更大的機能下降。單個基因重複導致了第二種劑量失衡，重複基因和單個基因之間的劑量不平衡。與平衡假說一致的是，基因在複製後很快就會減少表達，通過該方法恢復了劑量平衡。此外，編碼蛋白質複合物的基因在全基因組複製後表現出較高的保留率，從而保持了亞基間的劑量平衡。。此外，蛋白質複合物的劑量平衡也解釋了基因大小的演變。以及哺乳動物X染色體失活。
在這裡，研究人員在基因組規模上驗證了早期和晚期複製基因之間的劑量在HeLa細胞中是不平衡的。研究人員提出了同步複製的假設，即對化學計量關係敏感的基因將被同時複製以維持化學計量。為了支持這一假設，研究人員觀察到編碼相同蛋白質複合物的基因具有相似的複製時機，但主要存在於快速增殖的細胞中，例如胚胎幹細胞和癌細胞。
研究發現，在癌細胞中觀察到的同步複製，而不是在緩慢增殖的分化細胞中觀察到，是由於在腫瘤發生過程中收斂的進化所致，該進化恢復了蛋白質複合物中的同步複製時間。綜上所述，該研究表明，S期對劑量平衡的需求在複製時機程序的優化中起著重要作用。在分化過程中，隨著細胞週期的延長，這種選擇變得輕鬆，而在腫瘤發生過程中，隨著細胞週期的縮短，這種選擇得以恢復。
原文鏈接：
https://genome.cshlp.org/content/early/2019/10/29/gr.254342.119.abstract
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