Nat. Commun. | 张余/冯钰合作解析噬菌体转录调控的分子机制

细菌的抗生素耐药 是当前威胁人类健康和粮食安全的重大问题。随着超级耐药细菌的广泛传播，噬菌体重新成为临床抗感染治疗、食品保鲜以及作物病虫害防治的有效手段。

2019年7月11日，中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所/中科院合成生物学重点实验室 张余 研究组与浙江大学医学院 冯钰 研究组在 Nature Communications 杂志上发表了合作完成的题为 Structural basis for transcription antitermination at bacterial intrinsic terminator 的研究论文。 该研究阐明了噬菌体蛋白调控细菌RNA聚合酶的机制，为人工噬菌体的设计改造提供了理论基础和生物元件，为靶向细菌RNA聚合酶的新型抗生素开发提供了新的思路。

噬菌体依赖宿主细菌繁殖后代，其最常见的机制是劫持宿主的转录机器，以精确的方式控制噬菌体早期基因（噬菌体DNA复制、噬菌体DNA转录相关蛋白）和晚期基因（细菌裂解、噬菌体组装相关蛋白）的时序性表达，并且关闭宿主细菌自身的基因转录。噬菌体基因组的早期基因和晚期基因之间通常存在intrinsic terminator的特征序列。在噬菌体感染早期，细菌的RNA聚合酶转录终止于该序列，从而特异性表达早期基因。早期基因编码转录调控蛋白，其能够劫持宿主细菌的RNA聚合酶，使其通读intrinsic terminator序列，使其开始噬菌体晚期基因的转录。

在该论文中，作者以植物病原菌水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv. Oryzae）的噬菌体 Xp10 为研究对象，通过解析其噬菌体蛋白P7与细菌RNA聚合酶的高分辨率转录复合物电镜结构，阐明了噬菌体蛋白拮抗细菌RNAP转录终止的分子机制。P7结合在细菌RNA聚合酶的RNA通道出口，阻止RNA发夹结构在该通道的形成。RNA发卡结构的形成是转录终止的先决条件，因此P7通过该独特的方式赋予了细菌RNA聚合酶通读转录终止信号的能力。另外，P7蛋白还能够关闭宿主细菌的基因转录，P7限制RNAP结构域之间的运动，特异性抑制转录起始阶段启动子双链DNA的解链过程。

张余研究组的 尤琳琳 博士是这篇论文的第一作者， 张余 研究员与浙江大学医学院 冯钰 研究员是该论文的通讯作者。

原文链接:

https://doi.org/10.1038/s41467-019-10955-x

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