12月22日，復旦大學上海醫學院（以下簡稱“復旦上醫”）徐彥輝團隊首次用結構重現出了轉錄從頭起始的16個連續動態全過程，揭示了通用轉錄因子（GTFs）和轉錄泡協同RNA聚合酶Pol II調控轉錄起始向轉錄延伸轉變的分子機制，該研究在線發表于《科學》。
轉錄是基因表達調控的核心，真核細胞的基因轉錄需要經歷起始、延伸、終止等多個階段，其中轉錄起始過程涉及十余個復合物上百個蛋白的巨大轉變。幾十年來，眾多的實驗室利用生物化學、單分子生物物理以及結構生物學等方法開展了大量探索性的工作，但對其發生過程和分子機制的理解還不夠深入。
啟動子逃逸是轉錄從起始到延伸的關鍵轉折步驟，為解析此過程的動態變化，徐彥輝團隊設計了一系列轉錄模板，可以控制RNA聚合酶II停在轉錄最初17個堿基時的任意堿基位置。研究人員將此設計類比為定格動畫，通過逐步捕捉每一步畫面，連貫而成一部動態“電影”——連續的轉錄起始動態全過程，進而揭示完整轉錄起始過程及其分子機制。
進一步地，研究人員利用復旦上醫平臺300 kV 冷凍電鏡采集了約110天，共58萬張照片數據，獲得了分別暫停在轉錄起始位點下游2-17位核苷酸、核心分辨率為2.7-3.3 ?、共16個轉錄復合物（TC2-TC17）的結構。
課題組結合其早期解析的轉錄前起始復合物PIC結構，首次觀測到啟動子逃逸的“關鍵一刻”：當RNA鏈長度由9個核苷酸增加到10個時，轉錄復合物由ITC過渡為EEC狀態，NTP水解驅動RNA-DNA發生移位并推動積累的模板單鏈脹破由TFIIB和Pol II形成的幾乎封閉的通道，進而導致TFIIB連帶其他GTF從Pol II上解離、轉錄泡“崩塌”、Pol II從啟動子逃逸。
相關論文信息：https://doi.org/10.1126/science.adi5120