研究揭示不依赖DNA相互作用的转录激活机制

12月18日，eLife 杂志在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所张余研究组、研究组，上海科技大学杨贝研究组和浙江大学冯钰研究组合作的题为Crl activates transcription by stabilizing active conformation of the master stress transcription initiation factor 的研究论文，论文介绍了一种特殊的不依赖DNA相互作用而激活转录的分子机制。转录调控是应对环境胁迫、病原菌缓解压力的重要手段。转录调控由细菌的转录核心机器RNA聚合酶和一整套转录起始σ因子共同完成。看家σ因子（如大肠杆菌的σ70） 负责大多数的基因表达，而在环境胁迫下，σS则占据主导。Crl是协助σS实现基因表达程序快速转换的关键蛋白，然而其转录激活分子机制尚不清楚。该研究解析了E. coli Crl转录激活复合物的3.8埃的冷冻电镜结构。该复合物包括了E. coli的RNA聚合酶、转录起始因子σS、Crl以及启动子DNA。在该结构中，Crl与σS的domain 2相互作用，同时还与RNA聚合酶的最大亚基β’相互作用。不同于传统的绝大多数转录激活因子，电镜结构显示Crl不结合启动子DNA，因此从结构本身很难解释Crl对于σS-RNAP的转录促进活性。随后，该研究利用氢氘交换质谱（HDX-MS）的方法，发现在溶液状态下，Crl结合到σS之后，能够稳定σS的多个结构单元，而这些结构单元直接参与了σS与RNA聚合酶以及σS与DNA的相互作用。基于以上数据，作者提出了Crl特异性结合转录起始因子σS，稳定σS的活性构象，从而促进σS与RNA聚合酶的组装以及σS与启动子DNA的结合，进而激活σS-RNAP介导的转录。该工作呈现了一种新的转录因子与RNA聚合酶的结合方式，揭示了一种新的转录激活分子机制。 (100yiyao.com）