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研究揭示不依賴DNA相互作用的轉(zhuǎn)錄激活機(jī)制

更新時(shí)間:2019-12-26瀏覽:1324次

12月18日,eLife雜志在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所張余研究組、趙國(guó)屏研究組,上??萍即髮W(xué)楊貝研究組和浙江大學(xué)馮鈺研究組合作的題為Crlactivatestranscriptionbystabilizingactiveconformationofthemasterstresstranscriptioninitiationfactor的研究論文,論文介紹了一種特殊的不依賴DNA相互作用而激活轉(zhuǎn)錄的分子機(jī)制。

轉(zhuǎn)錄調(diào)控是細(xì)菌應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫、病原菌緩解抗生素壓力的重要手段。轉(zhuǎn)錄調(diào)控由細(xì)菌的轉(zhuǎn)錄核心機(jī)器RNA聚合酶和一整套轉(zhuǎn)錄起始σ因子共同完成。細(xì)菌看家σ因子(如大腸桿菌的σ70)負(fù)責(zé)大多數(shù)的基因表達(dá),而在環(huán)境脅迫下,σS則占據(jù)主導(dǎo)。Crl是協(xié)助σS實(shí)現(xiàn)基因表達(dá)程序快速轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵蛋白,然而其轉(zhuǎn)錄激活分子機(jī)制尚不清楚。

該研究解析了E.coliCrl轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合物的3.8埃的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)。該復(fù)合物包括了E.coli的RNA聚合酶、轉(zhuǎn)錄起始因子σS、Crl以及啟動(dòng)子DNA。在該結(jié)構(gòu)中,Crl與σS的domain2相互作用,同時(shí)還與RNA聚合酶的大亞基β’相互作用。不同于傳統(tǒng)的絕大多數(shù)轉(zhuǎn)錄激活因子,電鏡結(jié)構(gòu)顯示Crl不結(jié)合啟動(dòng)子DNA,因此從結(jié)構(gòu)本身很難解釋Crl對(duì)于σS-RNAP的轉(zhuǎn)錄促進(jìn)活性。隨后,該研究利用氫氘交換質(zhì)譜(HDX-MS)的方法,發(fā)現(xiàn)在溶液狀態(tài)下,Crl結(jié)合到σS之后,能夠穩(wěn)定σS的多個(gè)結(jié)構(gòu)單元,而這些結(jié)構(gòu)單元直接參與了σS與RNA聚合酶以及σS與DNA的相互作用。基于以上數(shù)據(jù),作者提出了Crl特異性結(jié)合轉(zhuǎn)錄起始因子σS,穩(wěn)定σS的活性構(gòu)象,從而促進(jìn)σS與RNA聚合酶的組裝以及σS與啟動(dòng)子DNA的結(jié)合,進(jìn)而激活σS-RNAP介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄。該工作呈現(xiàn)了一種新的轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶的結(jié)合方式,揭示了一種新的細(xì)菌轉(zhuǎn)錄激活分子機(jī)制。

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