复旦大学徐彦辉等团队接连发表5篇Science:转录起始前复合物/中介体的结构被揭开面纱
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RNA聚合酶II介导的真核转录始于核心启动子上的转录起始前复合物(PIC)的组装。+1核小体位于转录起始位点(TSS)下游约40个碱基对处,通常被称为转录屏障。但目前尚不清楚+1核小体是否以及如何直接接触和调节大多数活性基因的转录启动机制。
2022年10月6日,复旦大学徐彦辉团队在Science在线发表题为“Structures of +1 nucleosome–bound PIC-Mediator complex”的研究论文,+1核小体结合PIC-中介体(Mediator)结构表明PIC-中介体更倾向于与位于TSS下游40个碱基对的T40N核小体结合,并与T50N核小体接触,而不与T70N核小体接触。
核小体通过结合TFIIH亚基p52和中介体亚基MED19和MED26,促进PIC-中介体在启动子上的组织,并可能促进转录启动。PIC-中介体表现出多种核小体结合模式,支持+1核小体在PIC-中介体装配协调中的结构作用。总之,该研究揭示了PIC-中介体在染色质上组织的分子机制,并强调了+1核小体在调节转录启动中的重要性。
2021年5月7日,复旦大学徐彦辉团队在Science 在线发表题为“Structures of the human Mediator and Mediator-bound preinitiation complex”的研究论文,该研究确定了人类中介体的结构在扩展的尾巴模块(在近原子分辨率下)和弯曲的尾巴构象以及基于TFIID的PIC中介体(76个多肽,〜4.1 MDa)在四个不同的构象中的结构。 PIC-中介体组件诱导中介体协调一致的重组(Head-tilting和Middle-down),并创建Head-Middle三明治形状,该三明治形状可稳定两个CTD片段并将CTD带入CDK7进行磷酸化,提示CTD门控机制有利于磷酸化。基于TFIID的PIC体系结构可调节中介体的组织和TFIIH的稳定性,从而突出了TFIID在编排PIC-中介体组件中的重要性(点击阅读)。2021年4月2日,复旦大学徐彦辉团队在Science 在线发表题为“Structural insights into preinitiation complex assembly on core promoters”的研究论文,该研究利用冷冻电镜方法,解析了PIC组装过程中所有关键组装步骤和状态的复合物结构。研究分析发现:TFIID含有多个DNA结合区,具有较高的序列包容度,可识别各种不同类型的基因启动子;针对不同类型启动子,PIC通过两种方式将启动子推动至聚合酶催化中心上方准备转录,提出“双路径启动子推动”模型(two-track promoter deposition);处于Drive构象的完整PIC,为转录起始做好了两方面准备。这一发现还从分子层面颠覆了对TBP只结合TATA box的传统看法,很好解释了PIC组装和基因转录为何可发生在几乎所有基因的启动子上(点击阅读)。2020年11月27日,复旦大学徐彦辉及陈飞共同通讯在Science 在线发表题为“Identification of Integrator-PP2A complex (INTAC), an RNA polymerase II phosphatase”的研究论文,该研究确定了一个包含Integrator和蛋白质磷酸酶2A核心酶(PP2A-AC)的复合物,称为INTAC。 分辨率为3.5埃,结构揭示了九个人类Integrator亚基和PP2A-AC组装成由骨架和肩部模块形成的十字形中央支架,磷酸酶和核酸内切酶模块位于相对侧。作为非规范的PP2A全酶,INTAC复合物可将RNA聚合酶II的羧基末端重复域在Ser2,-5和-7处去磷酸化,从而调节转录。该研究将PP2A的功能扩展到转录调控,并揭示了双重酶活性-RNA裂解和RNA聚合酶II的去磷酸化-在结构和功能上如何整合到INTAC复合物中(点击阅读)。
2020年1月30日,复旦大学徐彦辉团队在Science 在线发表题为“Structure of nucleosome-bound human BAF complex”的研究论文,该研究获得了3.7Å分辨率的核小体结合的人BAF的冷冻EM结构,揭示了核小体被碱基和ATPase模块夹在中间,后者被肌动相关蛋白(ARP)模块桥接。该研究为人类BAF复合物的亚基组织和核小体识别提供了结构上的见识。
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