Science Nature热门话题 RNA酶结构

生物通报道，RNA聚合酶Ⅱ-TFIIB复合物的结构和功能研究连续在Nature和Science发表了类似的研究结果。比较早发表的是《自然》，后发表的是《科学》，有趣的是两文的标题都十分相似。

 

RNA聚合酶（RNA polymerase）的作用是转录RNA。有的RNA聚合酶有比较复杂的亚基结构。如大肠杆菌RNA聚合酶有四条多肽链，另有一个促进新RNA分子合成的σ因子，因此它的组成的是α2ββσ。这种结构称为全酶（holoenzyme）,除去了σ因子的酶称为核心酶。噬菌体RNA聚合酶则没有亚基。

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RNA Polymerase II (RNA聚合酶II) 可以说是真核细胞(大致上可以认为是除了细菌之外所有生物的细胞) 中最重要的酶。它的主要功能就是负责转录基因组中的两万多个编码基因，转录的产物为信使RNA (mRNA)，而后者则被核糖体(ribosome)翻译成蛋白质──细胞中的主要功能分子。这也是为什么研究这个酶会成为热点的主要原因。1959年，纽约大学教授Severo Ochoa和斯坦福大学教授Arthur Kornberg因为发现RNA聚合酶而获得诺贝尔医学奖。

 

RNA聚合酶II是个巨大的蛋白质复合体，本身含有12个亚基(subunit)。除酶本身之外，它还需要一些“普通转录因子”(general Transcription Factors, TF)才能够发挥正常功能。蛋白编码基因的转录是由Pol II和包括TFIIB在内的一般性转录因子所形成的一个复合物启动的。

 

来自德国的研究团队在Nature上，美国斯坦福大学的研究团队在Science上，发表了RNA聚合酶- II-TFIIB复合物的晶体结构以及该复合物启动转录的分子结构机制。

 

以往的研究在4.5埃分辨率的X射线条件下揭示了TFIIB转录因子的氨基端结构，包括一个可到达酶活性中心的B型指（B finger）结构，但是，这一研究仅仅揭示了氨基端的结构，对羧基端的结构少有介绍。

 

这项新的研究就是对RNA聚合酶II-TFIIB复合物的羧基端进行了研究，羧基端位于酶活性中心正上方，但是没有B型结构。在新的分辨率下（3.8埃）和条件下，科学家们可同时观察RNA聚合酶II-TFIIB复合物的羧基端和氨基端。这些结构当总隐藏着RNA转录的所有秘密。

 

研究者们不仅确定了RNA聚合酶II-TFIIB复合物的完整晶体结构还通过结构分析了该复合物的功能机制。该结构及互补功能数据表明，转录的启动有一个由6个步骤构成的机制，包括当转录开始点被定位后所触发的向RNA伸长的过渡。

(生物通 小茜）

生物通推荐原文检索

Nature

RNA polymerase II–TFIIB structure and mechanism of transcription initiation

 

Science

Structure of an RNA Polymerase II–TFIIB Complex and the Transcription Initiation Mechanism