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《Cell | 植物质体编码的RNA聚合酶的结构》

  • 来源专题：战略生物资源
  • 编译者： 李康音
  • 发布时间：2024-03-01

  • 2024年2月29日，英国John Innes中心的Michael W. Webster团队在Cell 在线发表题为Structure of the plant plastid-encoded RNA polymerase的研究论文。

    该研究展示了来自Sinapis alba的天然21亚基PEP和PEP转录延伸复合物的冷冻电镜(cryo-EM)结构。

    该研究发现PAPs包裹核心聚合酶，形成广泛的相互作用，可能促进复杂的组装和稳定性。在延伸过程中，PAPs与转录泡下游的DNA和新生mRNA相互作用。这些模型揭示了PEP亚基的超氧化物歧化酶、赖氨酸甲基转移酶、硫氧还蛋白和氨基酸连接酶的细节。

    这些数据为了解叶绿体转录的机制及其在植物生长和适应中的作用提供了基础。

  • 原文来源：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00103-X
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  • 《Cell | 植物质体编码的RNA聚合酶的冷冻电镜结构》
    • 来源专题：战略生物资源
    • 编译者：李康音
    • 发布时间：2024-03-01
    • 2024年2月29日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心张余研究团队和华中农业大学周菲研究团队合作在Cell 在线发表题为Cryo-EM structures of the plant plastid-encoded RNA polymerase的研究论文。 叶绿体是真核藻类和植物细胞质中负责光合作用的绿色质体。质体编码RNA聚合酶(PEP)在叶绿体原质体生物发生过程中起着重要作用，是成熟叶绿体中主要的RNA聚合酶。以PEP为中心的转录装置包括一个细菌来源的PEP核心和在细胞核中编码的十多个真核来源的PEP相关蛋白(PAPs)。 该研究解析了叶绿体RNA聚合酶PEP复合物和PEP转录延伸复合物的高分辨率冷冻电镜结构，揭示了叶绿体基因转录机器的亚基组成、亚基组装方式、特殊功能和功能适应性演化，并为进一步研究叶绿体中转录调控的机制和功能提供了结构基础。 该研究显示PEP核心采用细菌RNAP的典型折叠。15个PAPs结合在PEP核心的外围，促进PEP-PAPs超复合物的组装，保护复合物免受氧化损伤，并可能将基因转录与RNA加工偶联。该研究结果报道了叶绿体转录装置的高分辨率结构，为叶绿体转录调控的机制和功能研究提供了结构基础。
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  • 《研究揭示蓝细菌RNA聚合酶的结构和转录机制》
    • 来源专题：生物育种
    • 编译者：姜丽华
    • 发布时间：2023-04-21
    • 4月10日，《美国国家科学院院刊》（PNAS）在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心张余研究组、英国纽卡斯尔大学Yulia Yuzenkova研究组与浙江大学冯钰研究组合作撰写的题为A SI3-σ arch stabilizes cyanobacteria transcription initiation complex的研究论文。该研究解析了蓝细菌RNAP的三维结构及其转录起始的独特机制。   蓝细菌也称蓝藻，是一类古老的、能够进行放氧光合作用的原核微生物，被认为是植物细胞器叶绿体的起源。蓝细菌推动地球表面从无氧到有氧环境的转变，是地球初级生产力的重要贡献者，并在海洋固氮中也扮演重要角色。与其他细菌相比，蓝细菌的转录机器RNA聚合酶（RNA polymerase，RNAP）和转录调控存在显著区别。细菌RNAP的最大亚基在蓝细菌中被拆分为两个蛋白；蓝细菌RNAP催化中心的关键元件trigger loop中间拥有约630个氨基酸的插入序列（sequence insertion 3，SI3），其插入序列长度是整个RNAP氨基酸数量的1/5；蓝细菌缺少其他细菌中保守的转录校对Gre因子和转录终止Rho因子。   为了探究蓝细菌独特的RNAP结构以及SI3插入序列对RNAP转录活性的作用，该研究解析了RNAP、转录起始σ因子、启动子DNA和底物NTP的转录起始复合物结构。上述复合物结构显示RNAP的最大亚基拆分并不改变三维结构。SI3结构域包裹在RNAP外周，从RNAP的NTP通道出发延伸至DNA通道。研究发现：SI3结构域与σ因子相互作用形成SI3-σ arch；该相互作用关闭了RNAP的DNA通道，稳定了RNAP和启动子DNA的结合。当破坏SI3-σ arch相互作用后，RNAP的转录活性和蓝细菌的生长受到影响。   该研究阐释了蓝细菌RNAP的三维结构及其SI3-σ arch稳定转录起始复合物的独特机制，为剖析蓝细菌RNAP的内在特性提供了结构基础，并为进一步探究蓝细菌和叶绿体的基因转录奠定了基础。   研究工作得到国家重点研发计划和上海市基础研究特区计划等的支持。
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