DNA的反平行结构给复制体（replisome）带来了拓扑学挑战，因为前导链（leading strand）与后随链（lagging strand）必须沿相反方向合成。后随链合成如何与前导链合成相协调，在真核生物中仍悬而未决。为解决此问题，研究人员利用爪蟾（Xenopus）核提取物中的单分子成像（single-molecule imaging），直接观察了活性复制叉处后随链聚合酶Pol α和Pol δ的动态。令人惊讶的是，研究人员发现Pol α和Pol δ均未稳定拴系于复制体。相反，后随链合成以分布式（distributive）方式进行，并且每个冈崎片段（Okazaki fragment）的合成都需要快速招募新的Pol α和Pol δ分子。因此，前导链与后随链合成并非固有耦联。研究人员提出，后生动物解决反平行复制问题的方式不是主动协调前导链与后随链的合成，而是简单地招募新的聚合酶来合成每个冈崎片段。
DNA双螺旋的反平行结构给复制体（replisome）带来了拓扑学难题：前导链（leading strand）与后随链（lagging strand）必须沿相反方向合成。在典型的脊椎动物中，约4000万个冈崎片段（Okazaki fragment）必须在每次细胞分裂前完成合成，因此后随链复制是一项艰巨的挑战。然而，真核生物中后随链合成如何与前导链合成相协调，一直缺乏明确答案。早期原核生物研究提出“长号模型”（trombone model），认为后随链聚合酶被稳定拴系在复制体上，通过模板环化实现两条链的协同合成，该模型后被推广至真核生物。酵母中的两项研究似乎支持这一模型，但后生动物（metazoan）中是否如此尚无直接证据。为了回答这一问题，研究人员利用爪蟾（Xenopus laevis）卵提取物，结合单分子成像（single-molecule imaging）技术，直接观察了活性复制叉上后随链聚合酶Pol α（DNA polymerase α）和Pol δ（DNA polymerase δ）的动态行为。
研究人员发现，在未受干扰的复制过程中，Pol α和Pol δ均未稳定拴系于复制体，而是以分布式（distributive）方式工作：每个冈崎片段都需要从溶液中快速招募新的聚合酶分子。Pol α在复制叉处仅停留约30秒，Pol δ约15秒，只够合成1～2个冈崎片段。通过向提取物中掺入荧光标记的聚合酶，发现单个非活性Pol αDead（POLA1 D998S/D1000S）或Pol δDead（POLD1 D606A/D761A）结合复制叉并不阻碍后随链合成；用Pol α/δ免疫耗竭的提取物进行追击，后随链合成在1～2分钟内迅速停止，证明聚合酶不能被循环利用而必须不断从溶液中补充。进一步，用Pol α抑制剂CD437或Pol αDead阻断后随链引发时，CMG（CDC45⋅MCM2-7⋅GINS）解旋酶推进速度不变，但RPA（复制蛋白A）在解旋酶后积累大量单链DNA；而用广谱聚合酶抑制剂aphidicolin阻断全部DNA合成时，CMG速度显著下降。这表明前导链合成速度并不受后随链合成的制约，二者并非固有耦联。研究人员据此提出，后生动物解决反平行复制问题的方式不是主动协调两条链的合成，而是持续招募新的Pol α和Pol δ来合成每个冈崎片段。该成果颠覆了真核生物沿用“长号模型”的假设，揭示了分布式后随链合成机制，论文发表在《Cell》期刊上。
主要技术方法：研究人员使用成年雌性非洲爪蟾卵提取物制备的高浓度核提取物（NPE）作为复制系统，并以雄性爪蟾精子染色质为辅助材料。微流控流动池中拉伸并锚定λDNA，通过全内反射荧光显微镜实时成像。利用S6标签和SFP合酶将Alexa Fluor 647标记到Pol α/δ，用mKikGR标记FEN1（flap endonuclease 1，瓣状内切酶1）或RPA，用Lumidyne标记GINS作为复制叉标记。结合免疫耗竭、重组蛋白回补、质粒复制实验、共免疫沉淀和免疫印迹等方法验证分子功能。
研究结果分为四部分。第一，“未受干扰复制中Pol α和Pol δ均未稳定拴系于复制体”：通过单分子kymograph和生存曲线分析，Pol α/δ在活跃复制叉上的停留时间分别为约30秒和约15秒，明显短于光漂白对照；降低聚合酶浓度（如从700 nM降至50 nM）不影响停留时间，在无张力单锚定DNA上也得到类似结果，排除了DNA拉伸的干扰。第二，“单个非活性Pol α/δ结合复制叉不损害后随链合成”：催化失活的Pol αDead和Pol δDead仍能结合复制叉，但FEN1标记的后随链合成继续进行；Pol δDead结合于复制叉前缘后即停留在叉后，说明其不随复制体移动，复制体能耐受非活性聚合酶的暂时占据。第三，“用Pol α/δ耗竭提取物追击后，后随链合成迅速停止”：复制启动后改用无Pol α或Pol δ的提取物冲洗，FEN1信号的延伸在1～2分钟内停滞，而模拟耗竭组不受影响；流室中检测不到磷酸化CHK1（pCHK1），排除了ATR检查点信号的影响。第四，“前导链与后随链合成并非固有耦联”：用CD437或Pol αDead阻断后随链引发时，CMG仍以正常速度前进，但RPA长段积累于解旋酶之后；而aphidicolin抑制所有聚合酶后CMG速度下降。这些数据共同证明，后随链合成是分布式的，且不内在控制前导链速度。
讨论部分指出，分布式机制具有多种优势：对氧化应激造成的失活聚合酶具有耐受性，无需主动减速前导链来匹配后随链，无需形成和调控模板环，且可能有利于复制体通过直径较小的黏连蛋白环。研究人员推测，Pol α可能在引物合成中经历大幅构象变化，从而破坏其与CMG的相互作用并离开复制体；Pol δ则可能因其较低的内在持续性或与前方冈崎片段碰撞而脱离。与酵母研究结果的差异，可能反映了真菌与后生动物在聚合酶相互作用、持续性和成熟速度等方面的真实差别。研究结论可翻译为：后生动物并非通过主动协调前导链与后随链的合成来解决反平行复制问题，而是通过招募新的Pol α和Pol δ聚合酶来合成每个冈崎片段。
