12月18日,eLife雜志在線發(fā)表了中國科學院分子植物科學創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所張余研究組、趙國屏研究組,上??萍即髮W楊貝研究組和浙江大學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相互作用而激活轉錄的分子機制。
轉錄調控是細菌應對環(huán)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(shù)的基因表達,而在環(huán)境脅迫下,σS則占據(jù)主導。Crl是協(xié)助σS實現(xiàn)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.coliCrl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domain2相互作用,同時還與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(fā)現(xiàn)在溶液狀態(tài)下,Crl結合到σS之后,能夠穩(wěn)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?;谝陨蠑?shù)據(jù),作者提出了Crl特異性結合轉錄起始因子σS,穩(wěn)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(xiàn)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。