综述:RNA聚合酶II转录区室——从工厂模型到凝聚体理论

【字体: 时间:2025年06月21日 来源:Nature Reviews Genetics

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  (编辑推荐)这篇综述系统梳理了RNA聚合酶II(Pol II)转录区室的研究进展,从传统"转录工厂"(transcription factories)模型到新兴"转录凝聚体"(transcriptional condensates)理论,揭示了相分离(phase separation)在三维基因组空间中介导cis-调控元件互作的关键机制,为理解基因调控的时空动态提供了新视角。

  

转录区室的演化认知

早期研究将RNA聚合酶II(Pol II)密集分布的核内焦点称为"转录工厂",认为这些固定位点同时完成转录起始、延伸及RNA加工。该模型因无法解释动态调控而备受争议。近年研究发现,转录相关蛋白可通过液-液相分离(LLPS)形成无膜细胞器——转录凝聚体,其动态特性为解释基因爆发式转录提供了新机制。

从静态工厂到动态凝聚体

传统转录工厂模型强调稳定的超分子复合体结构,而现代研究显示,转录因子(TFs)、中介体复合物(Mediator)和Pol II可通过内在无序区(IDRs)发生相分离,形成具有快速组分交换能力的凝聚体。这种相变过程受激酶(如CDK9)磷酸化调控,并能响应细胞信号动态重组。

三维基因组架构的调控逻辑

高分辨率染色质构象捕获(Hi-C)和活细胞成像证实,转录区室与染色质环(chromatin loops)、拓扑关联域(TADs)空间共定位。凝聚体可能作为"分子胶水"促进增强子-启动子互作,其形成的微环境可稳定转录机器与新生RNA(nascent RNA)的相互作用。

未解之谜与未来方向

尽管相分离理论解释了转录区室的形成机制,但具体分子开关及其在病理条件下的失调(如癌症中Pol II异常聚集)仍需探索。结合单分子成像和扰动实验,未来研究有望揭示转录区室动态与疾病表型的因果关系。
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