日前，復旦大學上海醫學院徐豔輝團隊在Science雜誌上發表了一篇長篇研究文章，首次從頭重現了16個連續動態的轉錄全過程，揭示了通用轉錄因子（GTFS）和轉錄囊泡與RNA聚合酶POL II協同調控從轉錄起始到轉錄延伸的轉變的分子機制。
圖為文章發表的截圖。 所有文章**均由復旦上義提供。
生命的遺傳物質是DNA，DNA可以通過自我複製將遺傳資訊與細胞一起傳遞。 DNA可以被轉錄形成RNA，RNA通過翻譯過程合成蛋白質。
轉錄是基因表達調控的核心，在人類發育和疾病發生中起著重要作用。 真核細胞中的基因轉錄需要經歷起始、延伸和終止等多個階段。 為了在同一組基因組的基礎上實現差異基因表達，多細胞生物需要經歷乙個非常複雜和精細的基因表達調控過程。 在過去的幾十年裡，許多實驗室利用生物化學、單分子生物物理和結構生物學方法開展了大量的探索性工作，但對過程和分子機制的理解還不夠深入。
Xu的團隊揭示了轉錄過程中的乙個重要動態事件：從轉錄起始到轉錄延伸的轉變，也稱為啟動子逃逸。 啟動子逃逸是轉錄從起始到延伸的關鍵過渡步驟，在此期間，RNA聚合酶II的構象需要改變以解離通用轉錄因子，同時產生RNA產物。
這個過程長期以來一直籠罩在神秘之中。 中科院生物物理研究所研究員朱兵評論說，“揭示啟動子逃逸過程”是該領域長期未解決的問題，“因為這是乙個快速的動態事件，RNA聚合酶II延伸的速度一般被認為是每分鐘數千個鹼基，而啟動子逃逸過程只涉及最初20個鹼基左右的合成， 也就是說，一系列動態事件需要在幾秒鐘內完成，這對結構生物學研究來說是乙個巨大的挑戰。
據介紹，復旦醫療團隊設計了一系列轉錄模板，當RNA聚合酶II停在轉錄的前17個鹼基時，可以控制其任何鹼基位置。 這種設計就像將乙個連貫的場景變成乙個定格幀，然後研究人員逐漸捕捉每一步，形成乙個動態的“電影”。 這部“影片”還首次描繪了連續轉錄起始的整個動態過程，揭示了完整的轉錄起始過程及其分子機制。
此前，徐豔輝團隊在Science**雜誌上發表了5項研究，揭示了轉錄起始多個關鍵過程的分子機制，包括揭示人BAF複合物的染色質重塑機制、識別基因啟動子的轉錄起始複合物及其動態組裝機制、促進RNA聚合酶磷酸化和轉錄啟用的中間體、+1核小體調控分子機制轉錄起始，以及新型轉錄調控複合物INTAC的發現和鑑定。上述工作系統地揭示了轉錄起始各個階段關鍵點的複雜狀態，促進了對轉錄機制的更深入理解。
復旦大學生命科學學院青年研究員陳希子、復旦大學生物醫學研究院2024年直屬博士生劉偉達、青年研究員王乾敏、粵港澳大灣區精準醫學研究院博士後王欣欣為本文共同第一作者， 復旦大學附屬腫瘤醫院研究員、生物醫學研究所兼職研究員徐彥輝為通訊作者。
*：中國青年報社客戶。