单分子成像技术揭示了RNA聚合酶II的动态变化以及TAF1介导的启动子近端暂停状态的解除机制

《Nature Communications》：Single-molecule imaging reveals RNA polymerase II dynamics and TAF1-dependent promoter-proximal pause release

　　

摘要

早期的转录调控是基因表达过程中的主要动力学瓶颈，然而活细胞中RNA聚合酶II的动态机制至今仍不甚清楚。在本研究中，我们利用单分子成像技术来量化活人细胞中RNA聚合酶II与染色质的结合情况。研究发现，RNA聚合酶II很少进入与有效延伸相关的长期结合状态，约94%的染色质结合事件会在数十秒内解除。单细胞分析显示，能够实现有效延伸的RNA聚合酶II比例存在显著差异。空间热图分析则发现了那些频繁发生长期结合事件的RNA聚合酶II聚集区，而这些聚集区的数量会受到转录抑制剂的特异性影响。TFIID亚基TAF1的快速降解会减少RNA聚合酶II的聚集，并提高整体暂停指数，这一现象支持了TAF1有助于解除暂停状态并促使RNA聚合酶II进入有效延伸状态的假设。综上，这些发现为在单个活细胞中量化转录动力学提供了单分子层面的研究框架。