張余研究組等揭示不依賴DNA相互作用的轉錄激活機制

　　12月18日，eLife 雜志在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所張余研究組、趙國屏研究組，上海科技大學楊貝研究組和浙江大學馮鈺研究組合作的題為Crl activates transcription by stabilizing active conformation of the master stress transcription initiation factor 的研究論文，論文介紹了一種特殊的不依賴DNA相互作用而激活轉錄的分子機制。

　　轉錄調控是細菌應對環境脅迫、病原菌緩解抗生素壓力的重要手段。轉錄調控由細菌的轉錄核心機器RNA聚合酶和一整套轉錄起始σ因子共同完成。細菌看家σ因子（如大腸桿菌的σ70） 負責大多數的基因表達，而在環境脅迫下，σS則占據主導。Crl是協助σS實現基因表達程序快速轉換的關鍵蛋白，然而其轉錄激活分子機制尚不清楚。

　　該研究解析了E. coli Crl轉錄激活復合物的3.8埃的冷凍電鏡結構。該復合物包括了E. coli的RNA聚合酶、轉錄起始因子σS、Crl以及啟動子DNA。在該結構中，Crl與σS的domain 2相互作用，同時還與RNA聚合酶的最大亞基β’相互作用。不同于傳統的絕大多數轉錄激活因子，電鏡結構顯示Crl不結合啟動子DNA，因此從結構本身很難解釋Crl對于σS-RNAP的轉錄促進活性。隨后，該研究利用氫氘交換質譜（HDX-MS）的方法，發現在溶液狀態下，Crl結合到σS之后，能夠穩定σS的多個結構單元，而這些結構單元直接參與了σS與RNA聚合酶以及σS與DNA的相互作用。基于以上數據，作者提出了Crl特異性結合轉錄起始因子σS，穩定σS的活性構象，從而促進σS與RNA聚合酶的組裝以及σS與啟動子DNA的結合，進而激活σS-RNAP介導的轉錄。該工作呈現了一種新的轉錄因子與RNA聚合酶的結合方式，揭示了一種新的細菌轉錄激活分子機制。

　　分子植物卓越中心合成生物學重點實驗室博士徐君操、上海科技大學研究生崔愷婕為論文共同第一作者，張余、趙國屏、楊貝、馮鈺為論文的共同通訊作者。此工作得到中科院戰略性先導科技專項、中科院前沿科學重點研究計劃、科技部重點研究計劃以及國家自然科學基金的資助。

科學家揭示不依賴DNA相互作用的轉錄激活機制