Nature:重大突破!史上最详细人DNA转录前起始复合体结构出炉!

医疗健康 来源:生物谷
2016
05/17
15:26
生物谷 医疗健康

作为所有生命必不可少的一个过程,基因表达分两步:DNA转录为RNA,然后RNA翻译为蛋白。

在一项新的研究中,来自美国佐治亚州立大学、加州大学伯克利分校和西北大学等多家机构的研究人员将低温电镜技术(Cryo-EM)和最新的计算建模方法结合在一起,史无前例地详细解析出近原子分辨率下的人转录前起始复合体(transcription pre-initiation complex,PIC)的分子结构。人PIC是一个蛋白组装体,将RNA聚合酶安排在合适的位置从而确保能够启动转录。

这些新的结构有助深入认识在转录起始整个过程---包括识别基因转录开始启动的DNA启动子区域、打开这个启动子区域和起始转录---中人PIC发生的一系列构象变化。相关研究结果于2016年5月11日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Near-atomic resolution visualization of human transcription promoter opening”。

基因是由储存着遗传信息的DNA组成的。为了使用基因中编码的遗传信息,RNA聚合酶必需将基因拷贝为信使RNA(mRNA)。这个拷贝过程就被称作为转录。

在这个紧密控制的转录过程开始时,RNA聚合酶和一般转录因子(general transcription

factor)在DNA的特定位点上组装在一起而形成PIC。这种PIC组装是打开启动子的双链DNA螺旋结构从而将DNA放入在RNA聚合酶活性位点上和开始转录过程所必需的。所产生的mRNA转录本然后就被用来制造蛋白。

论文作者、佐治亚州立大学化学副教授Ivaylo Ivanov说,“这篇论文提供这些参与转录过程早期阶段的复合体的详细结构信息。我们研究了为了打开转录泡(transcription bubble)和开始转录过程,RNA聚合酶和一般转录因子所采取的每一个步骤。这是一个非常重要的系统,在此之前不能够通过晶体结晶或任何其他结构方法进行分析。这是人PIC复合体的首个近原子分辨率的Cryo-EM结构重建图。”

化学交联和晶体结晶已提供来自酵母等真核生物的部分RNA聚合酶复合体的结构信息,但是这些技术并不能够解析出完整的PIC复合体的结构。PIC导致DNA解旋的事件和过程,以及转录泡形成---在转录期间当一部分双链DNA片段解旋时形成的一个分子结构,它是由RNA聚合酶核心酶、DNA模板链和转录形成的RNA新链三者结合形成的转录复合物---都未得到足够地了解。

为了获得人PIC复合体的详细结构,研究人员将Cryo-EM和依赖于超算技术的整合分子计算建模技术结合在一起,捕获三种不同功能状态下的人PIC结构:1)与启动子区域的DNA双螺旋接触时的关闭状态;2)与转录泡接触时的打开状态,3)准备执行mRNA合成的起始转录状态。他们也能够可视化观察人PIC复合体中多种之前并未确定的组分。这些发现揭示出转录因子TFIIH的完整亚基组装结构,其中TFIIH在打开启动子区域中发挥着至关重要的作用。TFIIH是PIC复合体中结构最难解析的组分之一。

通过对PIC的关闭状态、打开状态和起始转录状态进行比较,研究人员对DNA接触、启动子解旋和转录泡稳定化产生新的深刻认识。

Ivanov说,“若没有电子显微技术取得的进展,若没有整合计算建模技术近期取得的进展,这是不可能实现的。获得近原子分辨率的电子显微结构仅仅在将电子显微技术与新的分析图像的强大计算算法结合在一起时才有可能实现。”

原文检索

Near-atomic resolution visualization of human transcription promoter

opening

来源:生物谷

为你推荐

又一家药企被取消国家药品集采中选资格资讯

又一家药企被取消国家药品集采中选资格

4月30日,国家组织药品联合采购办公室发布公告,取消哈尔滨力强药业有限责任公司洛索洛芬钠凝胶贴膏中选资格并将该企业列入违规名单。

2026-04-30 15:19

国家药监局原副局长陈时飞被判14年资讯

国家药监局原副局长陈时飞被判14年

4月29日,上海市第二中级人民法院一审公开宣判国家药品监督管理局原党组成员、副局长陈时飞受贿案,对被告人陈时飞以受贿罪判处有期徒刑14年,并处罚金人民币400万元;扣押在案...

2026-04-30 10:08

黄果任国家药品监督管理局局长资讯

黄果任国家药品监督管理局局长

任命黄果为国家药品监督管理局局长,免去李利的国家药品监督管理局局长职务。

2026-04-29 21:46

微滔生物完成超 5000 万美元 A 轮、A + 轮融资,专注体内 CAR-T 细胞疗法赛道资讯

微滔生物完成超 5000 万美元 A 轮、A + 轮融资,专注体内 CAR-T 细胞疗法赛道

本轮融资由正心谷资本与德诚资本分别领投,OrbiMed(奥博资本)、汉康资本、卫材创新风投基金、建发新兴投资等知名机构跟投,老股东启明创投、顺禧资本、杏泽资本持续加码

2026-04-29 13:21

“A to H 18A第一股”诞生!迈威生物正式登陆香港联交所主板资讯

“A to H 18A第一股”诞生!迈威生物正式登陆香港联交所主板

2026年4月28日,迈威(上海)生物科技股份有限公司(以下简称“迈威生物”,A股代码:688062 SH,港股代码:02493 HK)在香港联合交易所主板正式挂牌上市,成为首家“A to H”的18A上市公司。

2026-04-28 19:22

全面接轨国际,药物临床试验质量管理规范再升级资讯

全面接轨国际,药物临床试验质量管理规范再升级

根据国家药监局发布的2025年第125号公告,自2026年3月31日后实施的药物临床试验,均适用《E6(R3):药物临床试验质量管理规范技术指导原则》(下称 ICH E6(R3))。

2026-04-28 19:13

百济神州引入PD-1/CTLA-4/VEGF-A三抗资讯

百济神州引入PD-1/CTLA-4/VEGF-A三抗

4月28日,百济神州发布公告称,2026年4 月 24 日,百济神州有限公司的全资子公司广州百济神州生物制药有限公司与华辉安健(北京)生物科技有限公司签订了一份《独家选择权、...

2026-04-28 09:49

希润医疗完成数千万元融资,打造全链条脑机接口康复产品线资讯

希润医疗完成数千万元融资,打造全链条脑机接口康复产品线

由无锡梁溪科创产业基金独家投资。

2026-04-27 13:19

一家环保上市企业要10亿元收购一家CRO公司资讯

一家环保上市企业要10亿元收购一家CRO公司

4月26日晚间,创业板上市公司中赋科技发布公告,计划筹资收购军科正源(北京)药物研究有限责任公司。

2026-04-27 11:02

司美格鲁肽专利已经到期,为什么国内还没有产品获批上市资讯

司美格鲁肽专利已经到期,为什么国内还没有产品获批上市

2026年3月底,司美格鲁肽核心化合物专利在中国正式到期。

2026-04-26 18:56

药品附条件批准上市申请审评审批工作程序资讯

药品附条件批准上市申请审评审批工作程序

附条件批准时,每个附条件批准的适应症单独设置药品注册证书有效期,原则上,在确证性研究完成时限的基础上增加一年。确证性研究完成时限由药审中心在审评中与申请人沟通交流后...

2026-04-26 10:58

CDE:抗体偶联药物首次申报临床试验药学资料撰写指导原则资讯

CDE:抗体偶联药物首次申报临床试验药学资料撰写指导原则

本指导原则基于 ICH M4Q( R1)总体框架, 格式体例与之保持一致, 在其框架下结合抗体偶联药物的药学研究特点,细化了 IND 申报药学资料的撰写要求,旨在为该类药物 IN...

2026-04-25 21:39

蚂蚁健康向医院开放“智慧医疗AI一体化方案” 支持智能体、云陪诊、本地化模型部署资讯

蚂蚁健康向医院开放“智慧医疗AI一体化方案” 支持智能体、云陪诊、本地化模型部署

4月25日,在2026中国医院信息网络大会(CHIMA 2026)上,蚂蚁健康面向全国医院及医疗机构推出“智慧医疗AI一体化方案”。

2026-04-25 20:09

美敦力 5.5 亿美元收购 Scientia Vascular,加码神经血管赛道布局资讯

美敦力 5.5 亿美元收购 Scientia Vascular,加码神经血管赛道布局

Scientia Vascular 是专注于神经血管创新器械研发的新兴企业,核心产品管线聚焦颅内血管病变介入治疗领域

2026-04-25 15:50

聚焦预防接种全龄升级,多方合力开展“成人全周期免疫促进暨带状疱疹公益科普”资讯

聚焦预防接种全龄升级,多方合力开展“成人全周期免疫促进暨带状疱疹公益科普”

4月25日,国家疾病预防控制局在上海举办主题宣传活动,呼吁“预防接种,苗助健康,全民行动”。

2026-04-25 15:41

超亿元 A 轮融资!奥明星程以 AI4S 定义下一代生物智能基础设施资讯

超亿元 A 轮融资!奥明星程以 AI4S 定义下一代生物智能基础设施

由深创投与复星医药(复健资本)联合领投,太平股权、广东中医药大健康基金、杭实集团等多家头部投资机构、产业链龙头企业及多地国资跟投。

2026-04-24 18:28

Cytiva ÄKTA与Biacore系列产品实现本地生产, 以“桐庐样本”赋能生物医药“加速度”资讯

Cytiva ÄKTA与Biacore系列产品实现本地生产, 以“桐庐样本”赋能生物医药“加速度”

依托桐庐生产基地,Cytiva持续提升本土供应能力,以更短的交付周期与定制化支持,精准匹配中国研发节奏,深度践行“在中国,为中国”承诺

2026-04-24 18:13

全球首个治疗遗传性耳聋基因疗法获批资讯

全球首个治疗遗传性耳聋基因疗法获批

4 月 23 日,再生元宣布,美国 FDA 已经加速批准其在研基因疗法Otarmeni(lunsotogene parvec-cwha)上市,该药品成为首个也是目前唯一获批用于治疗遗传性听力损失的基因疗法。

2026-04-24 18:01

CDE:治疗用重组蛋白药物首次申报临床试验药学资料撰写指导原则资讯

CDE:治疗用重组蛋白药物首次申报临床试验药学资料撰写指导原则

本指导原则基于 ICH M4Q( R1)总体框架, 格式体例与之保持一致, 在其框架下结合治疗用重组蛋白药物的药学研究特点,细化了 IND 申报药学资料的撰写要求,旨在为该类药...

2026-04-24 12:44