我院徐彦辉团队发表《科学》论文揭示+1核小体调控转录起始机制

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肿瘤的发生的根本原因之一是基因的异常表达。转录起始复合物(preinitiation complex,PIC)和中介体(Mediator)组装成PIC-Mediator转录起始超级复合物,启动基因的表达,也是基因表达调控的核心。我院徐彦辉团队在2020和2021年连续发表四篇Science论文,围绕人源转录起始机制研究取得了系列重要突破,部分成果入选2021年度中国生命科学十大进展。


2022年10月7日,徐彦辉团队在Science杂志上在线发表题为 “Structures of +1 nucleosome–bound PIC-Mediator complex ”的研究论文。该项工作解析了包含+1核小体(启动子下游第一个核小体)的PIC-Mediator复合物结构,首次展示了转录起始复合物与+1核小体的紧密结合,表明+1核小体对转录起始复合物在染色质上组装的重要调控作用(图1),建立了表观遗传和转录起始的直接关联。



图1:结合+1核小体的PIC-Mediator结构


研究团队构建了包含核小体和启动子的模板,利用体外重构方法,成功组装了包含+1核小体的PIC-Mediator转录起始超级复合物(84个蛋白,分子量4.3MD),通过结构和生化分析,发现+1核小体与PIC-Mediator复合物存在多处直接相互作用及多种作用方式,通过结合 TFIIH和Mediator多个亚基,促进PIC-Mediator在染色质上的组装和转录起始活性。


目前主流观念认为,转录机器在进入到延伸阶段才会碰到核小体,该项工作首次在分子水平上展示出了转录起始复合物与+1核小体的紧密结合,将转录起始位点附近的表观遗传信号和转录起始建立了直接关联。这一研究将改变我们对转录起始过程和以+1核小体为代表的染色质相互关系的传统看法,为研究表观遗传和基因表达调控提供新的指导框架和结构基础。


我院兼职研究员陈曦子、2020级博士生王鑫鑫、2019级直博生刘维达为本文共同第一作者,徐彦辉研究员为通讯作者。