RNA 聚合酶 III（Pol III）轉錄出需求量很大的 RNA，這些 RNA 可分為三種經(jīng)典的啟動(dòng)子類(lèi)型，包括 1 型（5S rRNA）、2 型（tRNA）和 3 型（短鏈非編碼 RNA，如 U6、7SK 和 RNase H1）啟動(dòng)子，在蛋白質(zhì)合成、RNA剪接以及細胞周期調控中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
盡管已經(jīng)確定了Pol III 的轉錄起始復合物（PIC）和延伸復合物（EC）的結構，但起始階段向延伸階段過(guò)渡的機制，目前仍不清楚。
2025年6月4日，復旦大學(xué)徐彥輝研究員、陳曦子青年研究員（青年研究員王茜敏為第一作者）在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Nature上發(fā)表了題為：Structural insights into human Pol III transcription initiation in action的研究論文。
該研究重建了人源Pol III轉錄起始的完整動(dòng)態(tài)過(guò)程，揭示了轉錄因子與聚合酶催化活性協(xié)同驅動(dòng)Pol III由轉錄起始向延伸過(guò)渡的分子機制，為理解真核短鏈非編碼RNA合成的調控提供了關(guān)鍵結構基礎。
在這項最新研究中，研究團隊重新構建了七個(gè)在 U6 啟動(dòng)子上停滯的人類(lèi) Pol III 轉錄復合物（TC4、TC5、TC6、TC8、TC10、TC12 和 TC13），這些復合物帶有 4-13 個(gè)核苷酸的新生 RNA。冷凍電鏡結構捕獲了初始轉錄復合物（ITC；TC4 和 TC5）和延伸復合物（EC；TC6 - 13）。
結合高錳酸鉀足跡分析的數據表明，存在廣泛的模塊重排：轉錄泡從轉錄起始復合物（PIC）擴展至轉錄復合物 5（TC5），隨后通用轉錄因子（GTF）解離，轉錄泡從 TC5 突然收縮至 TC6，標志著(zhù)初始轉錄復合物（ITC）向延伸復合物（EC）的轉變。
在 TC5 階段，SNAPc 和 TFIIIB 仍與啟動(dòng)子和 Pol III 結合，而 RNA-DNA 雜交體則呈傾斜構象，模板 DNA 被 TFIIIB 的一個(gè)亞基 BRF2 阻擋。在 ITC-EC 轉換期間的雜合前移位會(huì )觸發(fā) BRF2 指狀結構回縮、轉錄因子釋放以及轉錄泡坍塌。隨后，Pol III 逃離啟動(dòng)子，而通用轉錄因子仍結合在上游，這有可能使轉錄重再起始。
長(cháng)期以來(lái)，科學(xué)界推測Pol III起始因子在一次轉錄完成后不會(huì )立即脫離DNA，而是保留在啟動(dòng)子附近，便于迅速啟動(dòng)新一輪轉錄。而這項研究首次在結構層面觀(guān)察到起始因子的啟動(dòng)子滯留狀態(tài)，支持了轉錄再起始機制的存在。
Pol III轉錄起始模式圖
這些發(fā)現揭示了RNA 聚合酶 III（Pol III）在高需求小 RNA 的 3 型啟動(dòng)子上的動(dòng)態(tài)變化和重新啟動(dòng)機制的分子層面見(jiàn)解，其中包含了最早記錄的 RNA 聚合酶的起始 - 延伸轉變。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09093-w
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