G-四链体(G4)作为核心启动子元件通过核小体排斥和RNA聚合酶II暂停释放调控基因转录的机制研究

【编辑推荐】研究人员针对真核生物启动子缺乏通用序列特征的难题，发现哺乳动物启动子区高度富集的G-四链体(G4)结构具有双重功能：在染色质环境下介导核小体排斥形成开放区域，同时促进RNA聚合酶II(RNAP II)的暂停-释放转换，该发现为基因转录调控提供了全新分子机制。

　　在真核生物转录调控领域，启动子区域的通用序列特征始终是未解之谜。最新研究揭示了G-四链体(G-quadruplex, G4)这种特殊的DNA二级结构在哺乳动物启动子中的核心作用。这些呈现四链拓扑的核酸结构不仅密集分布在启动子区域，更精准定位于核小体排斥最显著的位置，与启动子活性峰值呈现显著相关性。

实验证据表明，G4结构在体内外均展现出强大的核小体排斥能力，同时诱导形成高度有序的染色质定位。当人为破坏模式启动子中的G4结构时，研究者观察到两个关键现象：转录活性显著降低，同时染色质开放程度受损。更引人注目的是，G4结构的稳定性直接影响转录起始复合物的功能状态——G4解稳定会导致启动子失活，并阻碍RNA合成过程的正常推进。

分子机制层面，G4结构的稳定化被发现能全局性减少RNA聚合酶II(RNAP II)在启动子近端的暂停现象。这些发现确立了G4作为新型启动子元件的地位，其通过双重机制调控基因表达：一方面形成无核小体的开放染色质区域，另一方面协调RNAP II从暂停状态到有效延伸的转换过程。该研究为理解真核基因转录调控提供了全新视角，G4结构可能成为未来靶向转录干预的新靶点。