Stepwise Promoter Melting by Bacterial RNA Polymerase
Stepwise Promoter Melting by Bacterial RNA Polymerase
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DOI：
10.1016/j.molcel.2020.02.017
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发表时间：
2020-04-16
期刊：
影响因子：
16
通讯作者：
Darst, Seth A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen, James;Chiu, Courtney;Darst, Seth A.
转录起始需要形成开放启动子复合物（RPo）。为了产生 RPo，RNA 聚合酶 (RNAP) 解开 DNA 双链体以形成转录泡，并将 DNA 加载到 RNAP 活性位点。 RPo 的形成是一个多步骤过程，中间体结构未知。我们使用单颗粒冷冻电子显微镜观察七种含有大肠杆菌 RNAP 和转录因子 TraR 的中间体在形成 RPo 的过程中的情况。这些结构跨越了 RPo 形成途径，从封闭复合物中双链体启动子的初始识别到最终的 RPo。这些结构和支持生化数据定义了 RNAP 和启动子 DNA 构象变化，这些变化描绘了该途径的步骤，包括以前未检测到的瞬时启动子-RNAP 相互作用，这些相互作用有助于填充中间体，但不会在 RPo 中发生。我们的工作为理解 RPo 形成及其调控提供了结构基础，RPo 是整个进化过程中基因表达的主要检查点。
Transcription initiation requires formation of the open promoter complex (RPo). To generate RPo, RNA polymerase (RNAP) unwinds the DNA duplex to form the transcription bubble and loads the DNA into the RNAP active site. RPo formation is a multi-step process with transient intermediates of unknown structure. We use single-particle cryoelectron microscopy to visualize seven intermediates containing Escherichia coli RNAP with the transcription factor TraR en route to forming RPo. The structures span the RPo formation pathway from initial recognition of the duplex promoter in a closed complex to the final RPo. The structures and supporting biochemical data define RNAP and promoter DNA conformational changes that delineate steps on the pathway, including previously undetected transient promoter-RNAP interactions that contribute to populating the intermediates but do not occur in RPo. Our work provides a structural basis for understanding RPo formation and its regulation, a major checkpoint in gene expression throughout evolution.