來自美國斯坦福大學(xué)，香港科技大學(xué)兩大研究機(jī)構(gòu)組成的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了題為“Initiation Complex Structure and Promoter Proofreading”的最新報(bào)道文章,，描述了RNA聚合酶II的轉(zhuǎn)錄起始過程,，為分析研究轉(zhuǎn)錄起始提供了重要資料。這一研究成果公布在最新（7月29日）的Science雜志上,。
文章的通訊作者是2006年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主Roger D. Kornberg教授,，其獲獎(jiǎng)的原因是在遺傳信息如何從DNA轉(zhuǎn)錄到mRNA的過程中做出了卓越貢獻(xiàn)——Roger D. Kornberg教授的父親也是諾獎(jiǎng)得主，1959年曾獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),，獲獎(jiǎng)原因是破解了基因信息是如何從一個(gè)DNA復(fù)制到另一個(gè)DNA的,。小Kornberg教授實(shí)驗(yàn)室有許多華裔學(xué)生，本文的第一作者就是華裔博士劉欣（Xin Liu,，音譯）,，除此之外這一研究團(tuán)隊(duì)還包括來自香港科技大學(xué)的Xuhui Huang教授等。
RNA聚合酶II （RNA polymerase II,，Pol II）是三大RNA聚合酶之一,，基因表達(dá)過程中核心的酶，其參與的轉(zhuǎn)錄過程是真核細(xì)胞染色體的一項(xiàng)基本的,、高度協(xié)調(diào)的生物學(xué)過程,。RNA聚合酶解開DNA雙鏈，沿著一條鏈移動(dòng),。在移動(dòng)過程中,，它們一邊“解讀”DNA鏈上的核苷，一邊合成一條相應(yīng)的RNA鏈,。由Pol II組成的RNA是信使RNA(mRNA),，它們將合成蛋白質(zhì)的指令傳給核糖體,。
Pol II轉(zhuǎn)錄起始過程是一個(gè)復(fù)雜,，多步驟的過程,，通過X射線結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析，研究人員發(fā)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)錄復(fù)合物包含有短片段RNAs,，并從中揭示了三個(gè)不同的結(jié)構(gòu)狀態(tài),。第一個(gè)步驟包含2-和3-核苷RNAs，只檢測到3’端RNA,，第二個(gè)步驟是4-和5-核苷RNAs,，出現(xiàn)了扭曲構(gòu)形的RNA-DNA復(fù)合物，第三個(gè)步驟是第6個(gè)核苷酸之后的,，實(shí)際上就與一般穩(wěn)定的延長復(fù)合物相同了,。
從第一個(gè)步驟向第二個(gè)步驟轉(zhuǎn)變的過程中，未能起始的發(fā)生頻率大幅下降,，在第二個(gè)步驟向第三個(gè)步驟轉(zhuǎn)變的過程中,，就出現(xiàn)了部分“bubble collapse”現(xiàn)象，以及啟動(dòng)子脫離,。從這些起始過程中,，研究人員提出未能起始的現(xiàn)象也許是啟動(dòng)子校對過程（promoter proofreading），而這一結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變過程是啟動(dòng)子調(diào)控的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),。
RNA Polymerase II (RNA聚合酶II) 可以說是真核細(xì)胞(大致上可以認(rèn)為是除了細(xì)菌之外所有生物的細(xì)胞) 中最重要的酶,。它的主要功能就是負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄基因組中的兩萬多個(gè)編碼基因，轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物為信使RNA (mRNA),，而后者則被核糖體(ribosome)翻譯成蛋白質(zhì)──細(xì)胞中的主要功能分子,。這也是為什么研究這個(gè)酶會(huì)成為熱點(diǎn)的主要原因。
近期另一研究組也轉(zhuǎn)錄過程的研究新發(fā)現(xiàn)：轉(zhuǎn)錄因子MED26在RNA聚合酶II合成RNA的過程中扮演了重要的角色,，它能直接連接超長延伸復(fù)合物（super-elongation complexes ,，SECs），參與RNA聚合酶II作用,。這一研究成果公布在最新《細(xì)胞》（Cell）雜志上,。
研究人員發(fā)現(xiàn)了MED26（中介體復(fù)合物亞基，human Mediator subunit）在這一過程中的關(guān)鍵作用,，MED26的保守N端有可以與SECs結(jié)合的位點(diǎn),，而且這一因子還是與RNA聚合酶II起始復(fù)合物中起始因子 TFIID首先相互作用的分子開關(guān)，在這之后,，MED26能交換下TFIID,，從而結(jié)合到包含ELL/EAF和P-TEF的復(fù)合物上，幫助RNA聚合酶 II的延伸過程,。這項(xiàng)研究解析了RNA聚合酶II關(guān)鍵延伸過程,，揭開了之前的未解之謎，具有重要的意義,。(生物谷Bioon.com)
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Science DOI: 10.1126/science.1206629
Initiation Complex Structure and Promoter Proofreading
Liu, X (Liu, Xin)1; Bushnell, DA (Bushnell, David A.)1; Silva, DA (Silva, Daniel-Adriano)2; Huang, XH (Huang, Xuhui)2; Kornberg, RD (Kornberg, Roger D.)1
The initiation of transcription by RNA polymerase II is a multistage process. X-ray crystal structures of transcription complexes containing short RNAs reveal three structural states: one with 2- and 3-nucleotide RNAs, in which only the 3'-end of the RNA is detectable; a second state with 4- and 5-nucleotide RNAs, with an RNA-DNA hybrid in a grossly distorted conformation; and a third state with RNAs of 6 nucleotides and longer, essentially the same as a stable elongating complex. The transition from the first to the second state correlates with a markedly reduced frequency of abortive initiation. The transition from the second to the third state correlates with partial "bubble collapse" and promoter escape. Polymerase structure is permissive for abortive initiation, thereby setting a lower limit on polymerase-promoter complex lifetime and allowing the dissociation of nonspecific complexes. Abortive initiation may be viewed as promoter proofreading, and the structural transitions as checkpoints for promoter control.
