复旦大学发表RNA转录最新Nature论文

来源：生物世界 2025-06-06 10:18

本发现揭示了 RNA 聚合酶 III（Pol III） 在高需求小 RNA 的 3 型启动子上的动态变化和重新启动机制的分子层面见解，其中包含了最早记录的 RNA 聚合酶的起始 - 延伸转变。

RNA 聚合酶 III（Pol III）转录出需求量很大的 RNA，这些 RNA 可分为三种经典的启动子类型，包括 1 型（5S rRNA）、2 型（tRNA）和 3 型（短链非编码 RNA，如 U6、7SK 和 RNase H1）启动子，在蛋白质合成、RNA剪接以及细胞周期调控中发挥关键作用。

尽管已经确定了Pol III 的转录起始复合物（PIC）和延伸复合物（EC）的结构，但起始阶段向延伸阶段过渡的机制，目前仍不清楚。

2025年6月4日，复旦大学徐彦辉研究员、陈曦子青年研究员（青年研究员王茜敏为第一作者）在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为：Structural insights into human Pol III transcription initiation in action的研究论文。 该研究重建了人源Pol III转录起始的完整动态过程，揭示了转录因子与聚合酶催化活性协同驱动Pol III由转录起始向延伸过渡的分子机制，为理解真核短链非编码RNA合成的调控提供了关键结构基础。

在这项最新研究中，研究团队重新构建了七个在 U6 启动子上停滞的人类 Pol III 转录复合物（TC4、TC5、TC6、TC8、TC10、TC12 和 TC13），这些复合物带有 4-13 个核苷酸的新生 RNA。冷冻电镜结构捕获了初始转录复合物（ITC；TC4 和 TC5）和延伸复合物（EC；TC6 - 13）。

结合高锰酸钾足迹分析的数据表明，存在广泛的模块重排：转录泡从转录起始复合物（PIC）扩展至转录复合物 5（TC5），随后通用转录因子（GTF）解离，转录泡从 TC5 突然收缩至 TC6，标志着初始转录复合物（ITC）向延伸复合物（EC）的转变。

在 TC5 阶段，SNAPc 和 TFIIIB 仍与启动子和 Pol III 结合，而 RNA-DNA 杂交体则呈倾斜构象，模板 DNA 被 TFIIIB 的一个亚基 BRF2 阻挡。在 ITC-EC 转换期间的杂合前移位会触发 BRF2 指状结构回缩、转录因子释放以及转录泡坍塌。随后，Pol III 逃离启动子，而通用转录因子仍结合在上游，这有可能使转录重再起始。

长期以来，科学界推测Pol III起始因子在一次转录完成后不会立即脱离DNA，而是保留在启动子附近，便于迅速启动新一轮转录。而这项研究首次在结构层面观察到起始因子的启动子滞留状态，支持了转录再起始机制的存在。

Pol III转录起始模式图

这些发现揭示了RNA 聚合酶 III（Pol III）在高需求小 RNA 的 3 型启动子上的动态变化和重新启动机制的分子层面见解，其中包含了最早记录的 RNA 聚合酶的起始 - 延伸转变。

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