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CNS快讯中国科研团队发现全新转录调 [复制链接]

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基因表达的精密调控,对生命体的形成、发育及各种生物学功能的维持至关重要;基因表达的紊乱与各种疾病的发生息息相关。基因转录的精细调控无疑是细胞生命活动的核心,然而围绕RNA聚合酶PolII的C端结构域CTD的磷酸化是如何被精细调控的很长一段时间都是领域内的关键科学问题,在过去的研究中研究人员更多的是比较清楚CTD如何被加上磷酸化开启转录调控,但是CTD的磷酸化如何精细的被去除从而抑制转录的相关研究相对匮乏。

真核生物的转录过程主要分为转录起始(initiation)、暂停(pausing)、延伸(elongation)和终止(termination)四个步骤。RNA聚合酶II(PolII)在转录进程中,受到转录因子和PolII本身的翻译后修饰调节。哺乳生物中PolII的C端结构域(C-TerminalDomain,CTD)由52个七肽重复序列组成,它的不同位点的磷酸化和去磷酸化的动态调控与PolII的转录进程紧密相连。转录过程复杂性的另一方面体现在RNA产物的剪切过程,代表性分子如Integrator复合物能够剪切暂停状态下PolII所合成的RNA促进转录终止。但Integrator剪切功能如何发生仍不清楚。尤其是RNA剪切与PolII磷酸化调控的相互关联性,也鲜有报道。

近日,中国科研团队研究发现了一个全新的转录调控复合物INTAC,并解析了INTAC的高分辨冷冻电镜结构,揭示了INTAC作为一个双功能酶同时具备RNA剪切和去磷酸化活性,可去除PolII的多个CTD磷酸化位点发挥转录抑制功能。该项研究首次发现PP2A这一重要的磷酸酶可直接调控转录,突破了以往的相关认知,拓展了磷酸酶与转录调控这两个重要研究领域的研究范畴。相关研究于近日发表在《Science》上。

Integrator复合物作为非经典的调控亚基,能够通过结合PolII剪切多种RNA并调控转录。研究团队在开展Integrator结构研究过程中,发现Integrator和PP2A核心酶(PP2A-AC)有较强的相互作用。通过系统生化和结构研究,验证了二者形成稳定的功能复合物,并将其命名为INTAC。

INTAC复合物的分子组成和工作模型

PP2A是人体中最重要的蛋白质磷酸酶之一,在某些组织中其含量甚至达到总蛋白量的1%。在细胞内调控多种生命过程并参与多种疾病的发生,但以往没有PP2A直接参与转录调控的报道。研究团队解析了INTAC的高分辨结构,发现核酸酶和磷酸酶这两个催化模块分布在核心的骨架模块两侧。进一步的生化研究发现,INTAC中的PP2A-AC去除PolIICTD磷酸化并抑制转录活性。其中Integrator招募PolII,使PP2A-AC发挥去磷酸化活性。INTAC的磷酸酶与核酸酶的活性分别调控转录的不同过程,即核酸酶活性主要调控基因的启动子近端终止,而去磷酸化酶活性则能够同时抑制暂停PolII的释放和转录延伸。

科研团队表示,该研究作明确了PP2A直接调控基因转录,不仅拓展了转录调控和PP2A相关领域的研究边界,还对靶向PP2A的药物开发提出了重要的指导。此外,以往基于PP2A的靶向药物开发都只

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