摘要RNA聚合酶II(Pol II)在早期转录延伸阶段的短暂停留被认为是从果蝇到人类等多种生物中一种保守的、非常重要的基因调控方式之一。在多数后生动物中,Pol II在发育和应激反应相关基因的启动子近端区域发生暂停;一旦受到环境或发育信号的刺激,Pol II从启动子近端向基因体释放,进行有效延伸。Pol II的释放,需要正性转录延伸因子b(P-TEFb)的加入。SEC作为最活跃的P-TEFb复合物之一,是基因快速表达以响应发育信号所必需的。然而,转录暂停及释放动态转变的生物物理机制尚不清楚。因此,我们利用分子与生化手段,在细胞层面,发现转录暂停因子SPT5通过相分离形成凝胶状的凝聚物,维持转录暂停。当转录进入早期延伸阶段,SEC能够通过液-液相分离(LLPS),将P-TEFb从非活性的 7SK-HEXIM1 复合物中萃取浓缩出来,并在基因附近迅速聚集形成具有高度流动性的液滴;同时,SEC通过LLPS和磷酸化方式将SPT5从凝胶状的暂停凝聚物转变为转录延伸液滴,促进Pol II从暂停向转录延伸阶段的转变,诱导转录快速激活。因此,在早期延伸过程中,SEC通过多价相分离形成生物大分子凝聚物调节转录暂停释放。有趣的是,我们也发现与人类疾病相关的 SEC 突变,则会改变 SEC 及转录延伸液滴的理化特性;这种异常的凝聚物特性将导致转录失调,参与各种人类疾病的发生发展。总之,我们的结果表明相分离可能在转录暂停及释放过程中发挥着重要作用,并揭示转录液滴的理化特性与基因活性相关,其动态改变或许是调控转录暂停到释放这一动态转变过程的关键。
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