课题基金 / 基金详情

α变形菌门新型全局转录调控蛋白Rrf的分子机制研究

批准号:
32200060
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
20.0 万元
负责人:
武霄仙
学科分类:
微生物遗传与生物合成
结题年份:
2024
批准年份:
2022
项目状态:
已结题
项目参与者:
武霄仙

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
细菌RNA聚合酶需要保守的转录起始因子(σ)、延伸因子(NusA/G),以及终止因子(Rho)来协助其完成基因转录。然而近年来,科学家们发现不同门类的细菌进化出额外的全局转录调控蛋白,其调控RNAP的全局转录活性,对细菌的生长、环境适应等功能至关重要。申请人鉴定了一个广泛存在于α变形菌门的新型全局转录调控蛋白Rrf (RNAP-recycling factor)。初期结果显示Rrf结合在RNA聚合酶的全新位点,通过独特的方式促进RNAP的转录终止效率,Rrf缺失会导致细菌生长严重延滞。Rrf是α变形菌门发现的首个全局转录调控蛋白,本项目拟系统探索Rrf与RNAP的相互作用方式,其新型转录调控机制,以及其潜在的生理功能。
英文摘要
Efficient transcription of bacterial RNA polymerase(RNAP)requires the assistance of conserved transcription initiation factor (σ factors), elongation factors (NusA/G), and termination factors (Rho). In recent years, a hand of global transcriptional regulators were discovered in different bacterial phyla that globally regulate gene transcription and are essential for bacterial growth, environmental adaption, and other important physiological functions. In preliminary data, the applicant has identified a novel global transcriptional regulator Rrf (RNAP-recycling factor) that widely exists in α-proteobacteria. Rrf binds to a novel site of RNAP and facilitates RNAP termination and recycling through a unique mechanism. Loss of Rrf showed severely impaired growth of bacteria species in α-proteobacteria. Rrf is the first global transcriptional regulator discovered in α-proteobacteria. This application intends to systematically explore the interaction between Rrf and RNAP, the molecular mechanism of transcription regulation by Rrf, and the physiological functions regulated by Rrf.
项目负责人鉴定了一个广泛存在于α变形菌门的新型全局转录调控蛋白Rrf (RNAP-recycling factor)。经质谱鉴定,属于TIGR02300家族,一类功能与结构均未知的蛋白质家族,因此本课题旨在解析模式细菌C. crescentu Rrf (CcRrf)转录调控的分子机制。本课题首先利用酵母双杂交实验确定了Rrf的NTD结构域与RNA聚合酶β亚基的β2i4结构域是互作的核心区域,并解析了Rrf的NTD结构域和RNA聚合酶β亚基的β2i4结构域的晶体结构,阐明了Rrf蛋白和RNA聚合酶的相互作用机制。此外我们利用单颗粒冷冻电镜技术,成功获得了Rrf与RNAP核心酶的复合物结构。Rrf的NTD结构域结合在β2i4结构域上并且位于下游双链DNA通道一侧,而Rrf的CTD中的一个α螺旋则从β’的lid和rudder模块之间穿过并最终结合到RNA退出通道内部。随后我们设计了体外转录和荧光偏振实验发现Rrf主要作用于转录终止阶段。Rrf全长能促进转录终止阶段RNA和DNA的释放效率,从而促进转录终止和RNAP回收。本课题通过一系列的生理生化实验和结构生物学方法,基本阐述清楚了Rrf的作用机制:Rrf利用NTD结构域将自身锚定到RNA聚合酶上;在转录至终止阶段,由于RNA-DNA杂交链的结合能力较弱,Rrf 利用CTD的α螺旋进入到RNA退出通道内侧,加速RNA从退出通道内解离;此外二者间的linker只能在主通道中摆动,利用自身的负电荷氨基酸与双链DNA竞争,将双链DNA从聚合酶中解离,为此本项目提出了Rrf促进RNAP转录循环的作用机制。
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