科学家发现并揭示新的转录起始检查点——RPAP2负调控转录起始的分子机制

来源：科技部 2022-05-09 15:41

揭示了RPAP2作为“看门人”调控基因转录的起始，为基因转录负调控机制的研究提供了新思路。

基因转录是中心法则的关键环节，以DNA为模板产生RNA用于蛋白质合成。发生在基因启动子区的转录起始过程是基因表达调控的核心，细胞在复杂且精密的调控信号下，将抑制或促进转录起始前复合物在基因启动子区的装配，调控后续转录的活性。目前关于转录起始调控机制的研究主要集中在转录起始激活机制，对于转录起始的负调控机制却鲜有报道。

 PIC由RNA聚合酶II（Pol II）和6个通用转录因子（TFIIA,TFIIB,TFIIF,TFIIE和TFIIH）所组成。TFIID首先识别基因启动子，随后依次招募其他通用转录因子和Pol II至启动子装配成完整PIC，最终装配好的PIC磷酸化Pol II CTD并打开启动子双链DNA，起始基因转录。去年徐彦辉团队在Science杂志上连续发表了两篇论文，先后报道了包含TFIID的完整PIC结构和含有转录共激活因子Mediator的转录起始超级复合物（Mediator-PIC）结构，揭示了PIC识别启动子并完成多步骤装配的完整动态过程，以及Mediator促进PIC装配和Pol II CTD磷酸化的分子机制，深入了对基因转录起始激活调控机制的理解。然而包括这两篇研究工作在内，目前关于转录起始调控机制的研究主要都集中在转录起始激活机制，对于转录起始的负调控机制却鲜有报道。

近日，来自复旦大学的研究团队发现了新的转录起始检查点——RNA聚合酶II相关蛋白（RPAP2），并揭示了其负调控转录起始的分子机制，研究成果发表在《Cell Reports》题为“RPAP2 regulates a transcription initiation checkpoint by inhibiting assembly of pre-initiation complex”。

研究团队在开展人源Pol II复合物的研究工作中，在纯化人源Pol II复合物时, 意外发现RPAP2与Pol II复合物具有很强的相互作用，进一步通过生化和结构研究，验证了二者能够形成稳定的Pol II-RPAP2复合物。

RPAP2蛋白自鉴定以来，一直被认为是参与Pol II从细胞质到细胞核内的转运并且具有去除Pol CTD磷酸化功能的磷酸化酶。然而研究人员却发现纯化好的RPAP2既能够结合磷酸化态的Pol II也能够结合非磷酸化状态的Pol II，并且体外活性实验显示，RPAP2不具备明显的Pol II CTD去磷酸化活性。

研究团队发现细胞内存在一个与RNA聚合酶II（Pol II）紧密相互作用的蛋白——RPAP2，二者能够形成稳定的RPAP2-Pol II复合物，解析人源RPAP2-Pol II的高分辨结构，发现RPAP2蛋白结合在Pol II的jaw结构域附近，与转录起始前复合物的结构存在明显的空间位阻。进一步的体外生化研究发现，RPAP2的结合会阻碍通用转录因子TFIIF与Pol II的结合，抑制基因转录起始活性。

图1. RPAP2作为转录起始检查点负调控转录起始的工作模型

该工作提出了一个全新的转录起始检查点，揭示了RPAP2作为“看门人”调控基因转录的起始，为基因转录负调控机制的研究提供了新思路。