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摘要RNA聚合酶（RNAP）执行的转录是基因表达第一步，是基因表达过程中调控程度最高的环节。由于转录对细胞生存的核心作用，靶向细菌RNAP的药物能够有效杀死细菌。因此，研究RNAP的结构和工作方式不仅能够理解基因表达调控的基本原理，还能指导靶标RNAP的新型抗生素研发。细菌转录可以划分为起始，延伸和终止三个阶段，转录起始是最复杂也是受调控最精细的阶段。在起始阶段，RNAP核心酶必须结合σ因子形成全酶才能特异性起始转录。细菌σ因子分为σ70和σ54两大家族，其中大部分成员已经被广泛研究。Extracytoplasmicfunctionσ(ECFσ)因子属于σ70家族第四类，介导细菌响应逆境胁迫。因为ECFσ与σ70家族其他成员在序列上同源性较低，其介导转录起始的分子机制尚未阐明。为了解决ECFσ转录起始的众多未知问题，我们以结核分枝杆菌的σH为研究对象，解析了分辨率2.75(A)的σH-RNAP全酶复合物晶体结构和分辨率2.8(A)的σH-RNAP转录起始复合物晶体结构。结合体外转录实验，我们相对完整描述了ECFσ介导转录起始的分子机制，回答了ECFσ如何与RNAP核心酶组装成全酶，如何帮助RNAP识别启动子DNA，打开启动子DNA双链产生转录泡，如何起始转录等转录起始阶段的关键问题。<br>　　在上述结构中，我们发现ECFσ也具有其它三类σ70家族成员的保守结构域(σ3)，并且通过体外转录实验证明该结构域可能参与了细菌转录起始后期的一个关键事件---启动子逃逸。RNAP在转录起始后期需要解离启动子DNA，转录才能进入延伸阶段，但这个逃逸过程的结构基础尚未阐明。我们以第一类σ70家族成员（嗜热杆菌σA）和第四类σ70家族ECFσ因子成员（结核分枝杆菌σH和σL为代表）为研究对象，解析了四组转录起始后期复合物的晶体结构，捕获了这两类σ70家族成员在转录起始后期的关键中间状态。通过这四组中间态复合物的结构，我们还原了细菌RNAP转录起始后期σ3.2结构域逐步被新生RNA挤压的过程，提出了σ3.2在转录后期通过与RNA相互挤压，以类似“蛋白弹簧”的工作机制积累能量，最后释放能量实现启动子逃逸的工作机制。<br>　　通过以上两部分的工作，我们完善了细菌σ因子介导的转录起始分子机制，发现了一个所有σ70家族均保守的结构域σ3.2，并且提出了σ3.2结构域在转录起始后期帮助RNAP解离启动子DNA的分子机制。