2024年1月12日，MK体育平台生物醫學研究院徐彥輝研究員受邀在Trends in Biochemical Sciences雜誌發表了題為“Interplay between the transcription preinitiation complex and the +1 nucleosome”的綜述論文。該綜述總結了近年來關於+1核小體與轉錄起始復合物PIC的結構和功能研究🐦，討論了+1位核小體在轉錄起始調控中發揮的重要作用。
在原核細胞中，基因通常處於活躍狀態，通過抑製子與目的基因的結合和釋放調控基因表達🏄🏽。相反地💂🏼♂️，在真核細胞中，基因組被核小體所占據，基因默認處於沉默狀態。因此🎂，真核細胞需要經歷一系列復雜的轉錄起始過程，才能起始基因表達❔。真核轉錄的起始調控受到核心啟動子及其周圍染色質結構包括DNA序列、轉錄因子（TFs）、表觀遺傳等多種因素的影響。其中轉錄因子結合在增強子和啟動子附近促進轉錄起始復合物的招募和組裝🪕，表觀遺傳通過改變基因組的穩定性，招募轉錄復合物，調控基因轉錄。表觀遺傳對轉錄的調控主要集中在啟動子下遊的第一個核小體上（稱為+1核小體）。與其他核小體不同👨🏿🌾，+1核小體包含組蛋白變體並含有豐富的表觀遺傳修飾☝🏻🧑🏿🔬。這些特征的形成受修飾酶和染色質重塑復合物動態調節，影響所在基因的表達水平🙀，是表觀遺傳調控的核心👨🎓。
長期以來，人們認為在起始階段+1核小體與轉錄起始復合物之間是相互分離的，轉錄機器在進入到延伸階段才會碰到核小體。作為是延伸過程中的“障礙物”🧪，+1核小體抑製了轉錄的延伸🕟。然而，近期的研究發現+1核小體與轉錄復合物之間存在著直接關聯性，並在轉錄起始中發揮著重要的調控作用。
+1核小體在轉錄起始調控中的作用
+1核小體在基因組上的定位在轉錄調控中發揮著不同的作用。當核小體定位在轉錄起始位點附近📖⚧，此時核小體占據核心啟動子的一部分區域👪，阻止了轉錄起始復合物的組裝，基因表達被抑製。對於這類基因的激活🧜🏽♀️，則需要染色質重塑復合物將該核小體剔除或對其重新定位⇒。當+1核小體定位在轉錄起始位點下遊約40bp附近，此時核心啟動子暴露🥐，+1核小體與轉錄起始復合物結合🧓🏿，促進復合物的組裝🍤，激活轉錄😾。
+1核小體通過非序列特異性的靜電相互作用結合轉錄起始復合物，這種結合模式具有較高的包容度高，可以允許一定程度的構象變化及核小體的位置變化🦢，更好地適應不同核心啟動子下遊的+1核小體的各種位置。+1核小體在轉錄起始復合物的定位和組裝上發揮著重要作用，並且可能還有助於對於TATA-less啟動子上轉錄起始位點（TSS）的選擇🧗🏻♂️。
TSS位於+1核小體的上遊約14納米處（長度為40個堿基對），轉錄起始復合物在基因組上跨越約40納米，覆蓋了核心啟動子和+1核小體🫄🏻。+1核小體還可能參與包括初始RNA合成👳🏽♀️、啟動子逃逸、暫停🪃、暫停釋放、加帽👨🏽🎨、延伸，以及轉錄調控復合物的動態結合和解離等一系列早期轉錄事件👷🏽♂️。因此👩🏿🦲，未來圍繞轉錄起始的研究🤰，我們需要基於更加接近生理狀態的染色質環境🧏，將結構研究與功能研究整合起來，更加全面地理解復雜染色質環境對轉錄起始過程的調控🤦🏽♀️。
MK体育平台腫瘤醫院/生物醫學研究院徐彥輝為該論文的通訊作者💏，MK体育平台生命科學學院陳曦子為第一作者。
2024年1月9日🧝♂️，徐彥輝研究員還在Trends in Biochemical Sciences雜誌發表關於“結構生物學進展👨🏿🦰，挑戰和機遇”的TrendsTalk✡︎♿。TrendsTalk是Trends in Biochemical Sciences雜誌為Cell雜誌創刊50周年紀念活動發表的特別欄目。
徐彥輝研究員在TrendsTalk中總結了結構生物學的進展，圍繞當前結構生物學領域的困境，提出綜合利用體外重構復合物🍲，獲得細胞內源復合物，相關功能分析的解決方案，並指出對顛覆性技術的期待🧎🏻♂️➡️。
值得一提的是，國際蛋白質結構數據庫（Protein Data Bank，PDB）近日還將徐彥輝課題組之前發表的關於PIC的結構選作2024年1月的月度分子（Molecule of the Month）。
原文鏈接：
https://www.cell.com/trends/biochemical-sciences/fulltext/S0968-0004(23)00296-7；
https://www.cell.com/trends/biochemical-sciences/fulltext/S0968-0004(23)00301-8
