複製子模型的提出者，弗朗索瓦•雅各布（Francois Jacob）是法國細菌遺傳學家，分子生物學奠基人之一。他最重要的貢獻是提出操縱子模型，為此榮獲1965年諾貝爾生理學或醫學獎。
弗朗索瓦·雅各布。引自諾貝爾基金會檔案
雖然不同生物中的複製基因和起始蛋白等會有很大差異，但DNA複製的起始過程都符合識別複製起點-加載解旋酶-組裝複製體這個基本程序。
複製起點的識別由起始蛋白負責。細菌的起始蛋白是DnaA，含有HTH（螺旋-轉角-螺旋）DNA結合結構域和AAA +（與多種細胞活性相關的ATPase）結構域。與之相應，複製起點（oriC）中含有多個DnaA box，可以被HTH結構域識別並結合。DUE是DNA解鏈元件（DNA unwinding element），富含AT，易於打開雙螺旋結構。DnaA-trios是三聯體重複序列，可與DnaA的AAA +結構域相互作用，有助於解鏈。
細菌的複製起點識別。PLoS Genet. 2019 Sep; 15(9): e1008320.
對於DnaA與oriC相互作用的具體過程，目前有不同的模型，如two-state model與loop-back model。總之，二者的相互作用使DUE區解鏈，然後才能將解旋酶（DnaB）募集到單鏈DNA上，進入第二階段。
真核生物的起始蛋白是起點識別複合物（ORC），由6個亞基（Orc1-6）構成。此外，還有輔助因子Cdc6和Cdt1。複合物中具有類似原核起始蛋白的AAA+與WH（winged helix，有翼螺旋）結構域，後者具有DNA結合功能。
不同物種的ORC結構。Curr Opin Struct Biol. 2018 Dec; 53: 131-139.
真核生物的複製起點稱為自主複製序列（ARS），其中包含一個保守的ARS共識序列ACS。ORC通過AAA +域的起始蛋白特異性基序（ISM）與DNA的磷酸核糖骨架結合，WH域通過一個進入DNA大溝的β-髮夾motif結合DNA。這些作用在DNA離開ORC的中央通道時使其彎曲，有助於解旋酶Mcm2-7的裝載。
ORC與真核複製起點的識別。Curr Opin Struct Biol. 2019 Dec;59:195-204.
在DNA複製過程中解開雙螺旋結構的酶稱為複製解旋酶（replicative helicase），本文中簡稱為解旋酶。它通過ATP水解提供能量，斷裂雙鏈間的氫鍵。原核生物的解旋酶是DnaB，真核生物是Mcm2-7（minichromosome maintenance protein，微染色體維持蛋白）複合物。
兩類解旋酶都由兩個六聚體環構成，DNA從環中穿過。解旋酶結合到DNA上的過程稱為加載（load）。原核生物的解旋酶是以活性形式加載的，結合在單鏈DNA上；真核解旋酶以非活性形式加載到雙鏈DNA上，要下一階段才會被激活。
原核與真核生物的解旋酶加載。Nucleus. 2016; 7(3): 292–300.
在G1期的早期，ORC將CDC6和CDT1募集到複製起點，隨後加載MCM2-7，再將CDC6和CDT1從染色質中釋放出來，以防止MCM2-7重新加載，保證每個細胞週期只複製一次。在S期， CDC45和DNA複製複合物Go-Ichi-Ni-San（GINS）與MCM2-7六聚體結合形成CDC45 / MCM2-7 / GINS（CMG）複合物，激活MCM的解旋酶活性。
真核生物中DNA複製的起始。Crit Rev Biochem Mol Biol. 2017 Apr;52(2):107-144.
在複製過程中需要用到很多蛋白，它們組合成一個龐大、複雜的複合體，稱為複製體。複製體的核心是解旋酶，沿著單鏈DNA（ssDNA）移動，不斷解開雙鏈。
病毒、細菌與真核生物的複製體。Biophys Rev. 2019 Jul 4:641-651.
新生的ssDNA需要與某種蛋白結合，以防重新生成雙鏈或降解等。這種蛋白在細菌中稱為單鏈DNA結合蛋白（single-stranded DNA-binding protein，SSB），在T7噬菌體中稱為基因產物2.5（gene product 2.5，gp2.5），在真核生物中稱為複製蛋白A（replication protein A，RPA）。有時也將其統稱為SSB。
除了保護ssDNA外，SSB還可以發揮重要的調控作用。例如在複製叉因意外而停滯時，RPA會被磷酸化，然後募集修復因子，從而穩定複製叉。這種機制的異常會導致複製叉容易崩潰，增加突變率。
RPA磷酸化保護複製叉穩定性。J Cell Biol. 2014 Aug 18; 206(4): 493–507.
Primase是引發酶，用於合成RNA引物。T7噬菌體的引發酶是gp4，引物由2-4個核糖核苷酸組成。大腸桿菌引發酶是DnaG，合成26–29 個核苷酸的RNA引物。
真核生物的引物約9-11個核苷酸，引發酶由DNA聚合酶α（Polα）“兼任”。Polα是高度保守的異四聚體複合物，具有兩個催化活性：最小的p48亞基（Pri1）中的具有primase活性，最大的p180亞基（Pol1）具有聚合酶活性，另外兩個亞基是調節亞基。關於各種聚合酶的具體作用將在下一篇文章討論。
增殖細胞核抗原（PCNA）最初被稱為DNA滑動夾（DNA sliding clamp），認為它的作用是提高聚合酶的效率。隨後的研究表明，它可與多種分子相互作用，從而參與多種代謝途徑，包括DNA的複製與修復、DNA甲基化、染色質重塑和細胞週期調控等。
PCNA介導聚合酶轉換繞過複製障礙。Biophys Rev. 2019 Jul 4:641-651.
Langston等人提出了一種機制，解釋複製體如何繞過模板上的障礙進行復制。在此途徑中，遇到障礙的Polε會失速並與DNA和PCNA解離，PCNA募集低保真的競爭性跨障礙合成（TLS）聚合酶，從而合成跨障礙的核苷酸。同時，Polε通過與GINS相互作用保留在複製叉上，通過障礙後再替換TLS聚合酶，繼續正常複製。
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