細胞內由RNA聚合酶III（Pol III）參與的轉錄起始過程高度動態且復雜，包括轉錄起始蛋白因子對雙鏈DNA的特異性識別，進而募集Pol III至轉錄起始位點。高等生物體內有一類含有III型啟動子的基因，例如U6和7SK基因。Pol III轉錄起始這類基因不僅依賴普遍轉錄因子TFIIIB對TATA框的識別，同時還需要特異性轉錄因子小核RNA激活蛋白復合物（SNAPc）對目的基因5’端特異性元件（PSE）的識別。此類轉錄起始識別方式生成的非編碼RNA產物與細胞生長調控密切相關。
盡管組成 SNAPc 復合物的各個亞基之間參與相互作用的結構域已被鑒定。SNAPC4作為核心組分直接參與和 SNAPC1、SNAPC3、SNAPC5 的相互作用。然而，SNAPc 復合物的組裝模式、與啟動子DNA的結合方式以及與TFIIIB和Pol III組裝形成完整的轉錄起始轉錄起始復合物的方式仍然未知。我院徐彥輝團隊過去兩年來揭示了Pol III轉錄延伸（Cell Research，2021）和終止（Nature Communications，2021）復合物的結構和分子機製。
2023年5月10日，MK体育平台生物醫學研究院\MK体育平台附屬腫瘤醫院徐彥輝團隊在Cell Research雜誌在線發表題為“Structure of the SNAPc-bound RNA polymerase III preinitiation complex”的研究論文。該研究利用冷凍電鏡技術解析了SNAPc-TFIIIB-Pol III-U6的完整轉錄起始復合物結構，系統揭示了Pol III轉錄起始過程中啟動子DNA的打開機製，以及SNAPc介導的轉錄起始分子機製。
該研究通過體外組裝完整的轉錄起始復合物以及結構解析，捕獲了七種不同構象的Pol III轉錄起始復合物。根據啟動子DNA的構象，分為兩種閉合狀態（closed complex，CC），兩種打開狀態（open complex，OC）和三種打開中間狀態（melting complex，OC）。結構分析表明，DNA的打開過程伴隨著Pol III自身的一系列構象變化，包括在DNA 裝載過程中，Pol III活性空腔的逐漸增大，由此以便於啟動子DNA的高效結合；以及在DNA逐步打開直至形成穩定轉錄泡的過程中，Pol III活性空腔的逐減縮小以增加啟動子DNA的結合穩定性。SNAPc復合物結合於U6啟動子的PSE區域，由SNAPC3和SNAPC4的數個MYB結構域參與DNA的識別與結合。此外，SNAPc復合物與Pol III和TFIIIB直接相互作用以形成穩定的轉錄起始復合物。
此項工作首次解析獲得了SNAPc依賴的Pol III轉錄起始復合物分子形貌，並捕獲了DNA轉錄泡在轉錄起始階段的形成過程，為全面解釋U6 snRNA轉錄起始的分子機理提供的理論指導。
圖1 a SNAPc-TFIIIB-Pol III-U6完整轉錄起始復合物的整體形貌；b SNAPc復合物結合U6啟動子的三維模型；c SNAPc與Pol III的相互作用界面。
MK体育平台附屬腫瘤醫院候海峰副研究員、生物醫學研究院博士生金錢蔚和冷凍電鏡平臺任玉磊為本文共同第一作者。徐彥輝研究員和MK体育平台生物醫學研究院青年研究員王茜敏為本文的共同通訊作者。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41422-023-00819-x
