转录因子通过稳定RNAP结合实现基因表达稳态调控的普适机制

传统上转录因子（TFs）被简单归类为激活因子或抑制因子，但巴黎utham等研究人员通过系统研究TF功能与启动子基础活性的关系，发现所有测试的TFs均呈现相同的调控规律：在强启动子上激活作用减弱而抑制作用增强。该研究揭示了TFs通过稳定RNA聚合酶（RNAP）结合的通用调控机制，表明TFs具有维持基因表达稳态的缓冲功能，为理解基因调控网络提供了新视角。

　　

转录因子（TFs）通过一种普遍的内稳态机制调控启动子活性，打破了传统"激活因子/抑制因子"的二元分类范式。研究表明，TFs的功能取决于其调控的启动子特性——激活因子对强启动子的激活作用减弱，而抑制因子对强启动子的抑制作用增强。这种逆缩放关系遵循热力学模型预测：当TFs与RNA聚合酶（RNAP）存在稳定化（正相互作用）时，fold change随启动子基础强度增加而降低。

通过系统测量多种TFs（包括激活因子和抑制因子）在不同培养基、RNAP浓度和突变启动子库中的调控效果，发现所有TFs均呈现相同规律：调控倍数与启动子基础强度呈精确反比关系。这意味着TFs通过稳定RNAP与启动子的结合，使不同基础活性的启动子最终达到相同的调控表达水平，从而缓冲遗传或环境扰动对基因表达的影响。

该发现揭示了TFs的核心功能是维持基因表达稳态：强启动子被适度抑制，弱启动子被有效激活，最终使所有受调控基因表达趋于一致。这种缓冲机制为生物体应对内外环境变化提供了安全保障，深化了对基因调控网络鲁棒性的理解。研究通过定量实验验证了热力学模型的预测，证明多种TFs（如CRP、LacI等）均通过稳定RNAP结合的机制实现调控，为合成生物学和疾病治疗中的基因回路设计提供了理论基础。