科學家發(fā)現(xiàn)并揭示新的轉(zhuǎn)錄起始檢查點——RPAP2負調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始的分子機制

子孫滿堂康復師 2022-05-09 發(fā)布于黑龍江省

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來源：科技部 2022-05-09 15:41

揭示了RPAP2作為“看門人”調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的起始，為基因轉(zhuǎn)錄負調(diào)控機制的研究提供了新思路。

基因轉(zhuǎn)錄是中心法則的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以DNA為模板產(chǎn)生RNA用于蛋白質(zhì)合成。發(fā)生在基因啟動子區(qū)的轉(zhuǎn)錄起始過程是基因表達調(diào)控的核心，細胞在復雜且精密的調(diào)控信號下，將抑制或促進轉(zhuǎn)錄起始前復合物在基因啟動子區(qū)的裝配，調(diào)控后續(xù)轉(zhuǎn)錄的活性。目前關(guān)于轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控機制的研究主要集中在轉(zhuǎn)錄起始激活機制，對于轉(zhuǎn)錄起始的負調(diào)控機制卻鮮有報道。

PIC由RNA聚合酶II（Pol II）和6個通用轉(zhuǎn)錄因子（TFIIA,TFIIB,TFIIF,TFIIE和TFIIH）所組成。TFIID首先識別基因啟動子，隨后依次招募其他通用轉(zhuǎn)錄因子和Pol II至啟動子裝配成完整PIC，最終裝配好的PIC磷酸化Pol II CTD并打開啟動子雙鏈DNA，起始基因轉(zhuǎn)錄。去年徐彥輝團隊在Science雜志上連續(xù)發(fā)表了兩篇論文，先后報道了包含TFIID的完整PIC結(jié)構(gòu)和含有轉(zhuǎn)錄共激活因子Mediator的轉(zhuǎn)錄起始超級復合物（Mediator-PIC）結(jié)構(gòu)，揭示了PIC識別啟動子并完成多步驟裝配的完整動態(tài)過程，以及Mediator促進PIC裝配和Pol II CTD磷酸化的分子機制，深入了對基因轉(zhuǎn)錄起始激活調(diào)控機制的理解。然而包括這兩篇研究工作在內(nèi)，目前關(guān)于轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控機制的研究主要都集中在轉(zhuǎn)錄起始激活機制，對于轉(zhuǎn)錄起始的負調(diào)控機制卻鮮有報道。

近日，來自復旦大學的研究團隊發(fā)現(xiàn)了新的轉(zhuǎn)錄起始檢查點——RNA聚合酶II相關(guān)蛋白（RPAP2），并揭示了其負調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始的分子機制，研究成果發(fā)表在《Cell Reports》題為“RPAP2 regulates a transcription initiation checkpoint by inhibiting assembly of pre-initiation complex”。

研究團隊在開展人源Pol II復合物的研究工作中，在純化人源Pol II復合物時, 意外發(fā)現(xiàn)RPAP2與Pol II復合物具有很強的相互作用，進一步通過生化和結(jié)構(gòu)研究，驗證了二者能夠形成穩(wěn)定的Pol II-RPAP2復合物。

RPAP2蛋白自鑒定以來，一直被認為是參與Pol II從細胞質(zhì)到細胞核內(nèi)的轉(zhuǎn)運并且具有去除Pol CTD磷酸化功能的磷酸化酶。然而研究人員卻發(fā)現(xiàn)純化好的RPAP2既能夠結(jié)合磷酸化態(tài)的Pol II也能夠結(jié)合非磷酸化狀態(tài)的Pol II，并且體外活性實驗顯示，RPAP2不具備明顯的Pol II CTD去磷酸化活性。

研究團隊發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)存在一個與RNA聚合酶II（Pol II）緊密相互作用的蛋白——RPAP2，二者能夠形成穩(wěn)定的RPAP2-Pol II復合物，解析人源RPAP2-Pol II的高分辨結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)RPAP2蛋白結(jié)合在Pol II的jaw結(jié)構(gòu)域附近，與轉(zhuǎn)錄起始前復合物的結(jié)構(gòu)存在明顯的空間位阻。進一步的體外生化研究發(fā)現(xiàn)，RPAP2的結(jié)合會阻礙通用轉(zhuǎn)錄因子TFIIF與Pol II的結(jié)合，抑制基因轉(zhuǎn)錄起始活性。