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Nature:美科学家揭示基因表达新研究成果

摘要 : 2016年5月11日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature》在线发表了美国加州大学伯克利分校Eva Nogales研究员和美国西北大学何源(音译)研究员联合发表基因表达研究成果,研究论文提供了基因表达关键早期事件前所未有的分子视图。

 2016年5月11日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature》在线发表了美国加州大学伯克利分校Eva Nogales研究员和美国西北大学何源(音译)研究员联合发表基因表达研究成果,研究论文提供了基因表达关键早期事件前所未有的分子视图。何源研究员为论文第一作者与共同通讯作者,Eva Nogales研究员为论文另一共同通讯作者。

基因是由DNA构成,充当了我们所有遗传信息的储存库。为了利用编码在基因中的信息,RNA聚合酶必须生成一份信使RNA形式的拷贝。基因转录开始时,RNA聚合酶和普通转录因子蛋白会在沿着DNA的一个特定位点装配形成PIC。PIC装配是打开启动子双链DNA螺旋,在RNA聚合酶活性位点定位DNA及启动转录过程的必要条件。随后信使RNA转录物被利用来生成蛋白质。

乔治亚州立大学Ivaylo Ivanov教授表示:“研究提供了参与转录过程早期阶段的这一复合物的详细结构信息。我们探究了RNA聚合酶和普通转录因子为了打开转录泡,开启转录过程采取的步骤。这是一个以往用晶体学或任何其他的结构方法都无法获得的、非常重要的系统,这是第一次近原子Cryo-EM重建人类PIC装配。”

化学交联和晶体学窥见了来自酵母等真核生物的部分RNA聚合酶复合物,但这些技术无法解开整个PIC复合物的结构。尚未充分认识导致PIC介导DNA解旋的事件和过程以及转录泡的形成。转录泡是在部分DNA双链解开时转录过程中出现的分子结构。

为了建立PIC复合物的详细原子模型,研究人员应用了综合分子建模技术,他们捕获了三种不同功能状态的人类PIC:(1)结合启动子区域DNA双螺旋的闭合状态,(2)结合转录泡的开放状态和(3)准备执行信使RNA合成化学过程的起始转录复合物。他们还呈现了人类PIC装配体许多以往未确定的组件。这些研究结果揭示了TFIIH转录因子完整的亚基组织,TFIIH在开放启动子区域中起关键作用。TFIIH是PIC装配体最难解析的组件之一。

Ivanov说:“我们获得了从前未曾为这一人类复合体确立的许多新显像的结构元件。”

比较PIC的闭合、开放和起始转录状态提供了有关DNA结合、启动子融化和转录泡稳定过程机制上的一些新认识。

原文链接:

Near-atomic resolution visualization of human transcription promoter opening

原文摘要:

In eukaryotic transcription initiation, a large multi-subunit pre-initiation complex (PIC) that assembles at the core promoter is required for the opening of the duplex DNA and identification of the start site for transcription by RNA polymerase II. Here we use cryo-electron microscropy (cryo-EM) to determine near-atomic resolution structures of the human PIC in a closed state (engaged with duplex DNA), an open state (engaged with a transcription bubble), and an initially transcribing complex (containing six base pairs of DNA–RNA hybrid). Our studies provide structures for previously uncharacterized components of the PIC, such as TFIIE and TFIIH, and segments of TFIIA, TFIIB and TFIIF. Comparison of the different structures reveals the sequential conformational changes that accompany the transition from each state to the next throughout the transcription initiation process. This analysis illustrates the key role of TFIIB in transcription bubble stabilization and provides strong structural support for a translocase activity of XPB.

来源: Nature 浏览次数:1

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