Sci. Adv. | 季雄团队提出FeaSion策略揭示RNA聚合酶磷酸化的特征调控与功能

RNA 聚合酶 II 的 经典 研究 主要 集中于其 C 末端结构域（ CTD ）。 CTD 上高频率的磷酸化修饰（如 Y1, S2, T4, S5, S7 ）被认为调控了转录全过程及共转录事件，但其因果机制大多不明。由此产生的 “RNA 聚合酶密码 ” 假说 —— 即不同磷酸化位点通过招募特异因子行使独特功能 —— 虽极具吸引力，却缺乏实质性证据。另一方面，尽管 CTD 相关的激酶与磷酸酶（如 CDK7, CDK9, PP2A, PP1 ）在发育与疾病中的作用已被确认，但当前研究主要局限于少数经典因子，对整个调控网络的认知仍存在显著空白。

2025 年 11 月 2 8 日，北京大学生命科学学院、北大 - 清华生命科学联合中心季雄课题组 在 Science Advances 期刊在线发表题为

FeaSion

decodes the regulatory landscape and functional diversity of RNA polymerase II CTD phosphorylation

研究 人员 首 先 利 用高质量的 CTD 磷酸化抗体， 通过 ChIP -seq 对五种磷酸化的 RNAPII 在基因组中的分布进行了绘制。结果显示 不同磷酸化位点在基因 上 的定位模式存在 明显 差异， 各个磷酸化位点 偏好结合的基因在长度、外显子数、转录因子结合等基因组特征上具有特异性。 同时， 结合 ChIP -MS 质谱分析 ， 不同 CTD 磷酸化的 RNAPII 在染色质上的互作蛋白 具有模块化的特点 ， 且 不同磷酸化形式关联于 独特的 生 物学过程， 说明 CTD 磷酸化的 RNAPII 不仅与转录相关，还参与了染色质上的各项调控 。

紧接着， 研究 人员 创新性地构建了一个基于染色质流式技术的 CRISPR-FACS 功能筛选平台 ， 使用不同 CTD 磷酸化的特异性抗体， 将全基因组的 CRISPR 敲除文库细胞进行通透、 固定之后标记上荧光，并通过荧光信号的强弱区分出可能导致磷酸化水平上调或下调的基因。此后通过 FACS 分选与基因组二代测序， 研究人员 筛选出 了 影响各位点磷酸化水平的调控因子 ， 并提示了 RNAPII CTD 磷酸化与肿瘤等疾病状态的密切联系，大大扩充了已知的 RNAPII CTD 磷酸化的调控图谱。 同时这一策略也为后续开展其他蛋白质的其他翻译后修饰的调控因子筛选提供了可借鉴的研究策略 。

为了研究各个 CTD 磷酸化位点的功能，研究者们首先通过慢病毒过表达以及 CRISPR 基因敲除， 将细胞内的 RNAPI I 全部 替换为带有 dTAG 降解标签的 RNAPII ，从而实现对 RNAPII 蛋白的快速降解。 此后研究者们又分别 在这一细胞系内构建了由 Tet-on 启动子驱动的 5 个 不同 CTD 磷酸化位点的突变 体细胞系（ Y 1 F 、 S 2 A 、 T 4 V 、 S 5 A 和 S 7 A ，同时使用野生型 RNAPII 作为阴性对照）。在这些突变体细胞系中加入 Dox 和 dTAG 小分子就可以实现 RNAPII 的位点特异性瞬时替换。利用这一瞬时替换系统， 研究者们通过转录组、表观组以及蛋白组学方法，揭示了各个 CTD 磷酸化与转录调控、基因表达以及染色质修饰之间的联系。 该系统 同样具有广泛适配性 ， 为 未来 解析蛋白翻译后修饰的功能 在 提 供了有力的方法工具。

综合FeaSion策略，研究者们最终锁定到了3个具有位点特异性调控作用的激酶：CLK1、CLK4和YES1，并通过生化实验证实了其对RNAPII CTD的直接磷酸化功能。后续的细胞实验也证明，这些激酶可以直接结合在染色质上并调控基因特异性的 RNAPII 磷酸化。

图 1. RNAPII CTD 磷酸化位点研究的 FeaSion 策略。

总而言之，本研究首次从全局的视角解析了RNAPII各磷酸化位点的调控网络和功能特性，为转录调控机制研究提供了新的理解。同时FeaSion平台作为一种普适的研究框架，可推广应用于其他蛋白翻译后修饰的功能图谱绘制，在转录调控和疾病研究领域具有广阔的应用前景。

北京大学生命科学学院、北大 - 清华生命科学联合中心、核糖核酸北京研究中心 (BEACON) 的季雄研究员为该论文的通讯作者。生命科学学院博士生朱峻毅和包丽君为该论文的共同第一作者。北京大学生命科学学院博士生徐 圣 淳，北京大学 凤凰工程中心的多个仪器平台对该研究 提供了重要帮助。

季雄课题组 长期从事 RNA 聚合酶非经典调控 功能 研究。主要集中在 RNA 聚合酶 自身 的分子机理、疾病与 治疗 等方向，近年成果发表在 Cell （ 2023 ）、 Molecular Cell （ 2022 ， 2023 ）、 Nature Communications （ 2022 ， 2025 ）、 Science Advances （ 2025 ）、 Nucleic Acids Research (2023 ， 2024 ， 2025) 、 Genome Biology （ 2020 ， 2022 ）、 Cell Reports (2023) 、 Cell Discovery （ 2020 ）等杂志上，为选择性基因表达调控提供新的假说。欢迎感兴趣的博士后和研究生联系并申请加入 。

原文链接：https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adz2345?af=R

制版人： 十一

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