Mol Cell：RNA Pol II和延伸因子的活细胞成像展示转录调控新机制

RNA聚合酶II (RNA Pol II) 介导的转录是一个高度调控的多步骤过程，负责产生所有mRNA，在不同的步骤中由蛋白质复合物辅助。RNA Pol II在转录起始位点(transcription start site，简称TSS)的招募是通过染色质的打开以及通用转录因子和中介复合物的结合来协调的。在动物细胞中，RNA Pol II启动RNA合成，快速转录20至50个核苷酸，然后暂停【1-3】。RNA Pol II的暂停是由DRB敏感诱导因子 (DRB sensitivity-inducing factor，简称DSIF)、Spt4/spt5异源二聚体、负延伸因子(negative elongation factor，简称NELF，是NELF- A, B, C/D和E的复合物)这些因子结合而诱导的【3-7】。RNA Pol II从暂停中释放，则是由正转录延伸因子B (positive transcription elongation factor b，简称P-TEFb，是Cdk9和Cyclin-T的异源二聚体) 所诱导，PTEFb磷酸化RNA Pol II, DSIF和NELF，将DSIF转化为延伸因子并将NELF从RNA Pol II中解离。当RNA Pol II转变为有效延伸时，Spt6结合磷酸化的RNA Pol II, PAF1复合物结合到NELF解离暴露的表面。RNA Pol II通过基因转录，然后被终止，复合物从染色质上移除，用于后续的转录。

随着技术发展，学界对转录及其调控机制的理解也日益加深，但也存在很多不足，包括RNA Pol II的详细分子动力学及其在体内的关键调节因子。通过对RNA Pol II的结合、解离和重新结合，以及转录在特定位点的暂停和延伸的动力学测量可以用于构建转录机制模型。将这些测量与扰动相结合也可以阐明特定分子相互作用和酶活性的作用。然而，在单个基因转录过程中明确测量RNA Pol II和暂停/延伸因子动力学，在技术上仍然具有挑战性。

近日，美国康奈尔大学的John T. Lis研究组在Molecular Cell上发表题为Live-cell imaging of RNA Pol II and elongation factors distinguishes competing mechanisms of transcription regulation的文章，通过跟踪活细胞中的转录因子动力学影响，观察到RNA Pol II和DSIF在Hsp70转录时表现出相似的动力学，而P-TEFb和PAF1在邻近的Hsp70染色亲体之间迅速交换。延伸因子PAF1和Spt6表现出不同的结合动力学，但需要P-TEFb活性才能招募到Hsp70上。