PNAS | 龙加福/周浩团队揭示Paf1复合物调控DNA损伤诱导RNA聚合酶II去除的生化机制

发布者:王凤箫作者:龙加福、周浩发布时间:2022-09-27浏览次数:167

PAF1C[聚合酶相关因子1Paf1)复合物]是在真核生物中高度保守的多亚基复合物, Ctr9 Paf1 Leo1 Cdc73Rtf1组成,人源PAF1C还含有额外的一个亚基Ski8。作为至关重要的转录延伸因子PAF1C已被报道参与到RNA聚合酶IIRNAPII)介导的转录周期中的起始、暂停、延伸及终止等各个阶段以及多种细胞生命活动中,并与多种疾病的发生发展相关。随着对PAF1C在人类疾病中功能理解的深入,对于揭示PAF1C的新功能和PAF1C功能的生化机制的兴趣也将持续增加。

2022926日,beat365手机中文官方网站/药物化学生物学国家重点实验室龙加福教授研究团队在PAF1C功能研究上获得重要进展,介绍该成果的论文“The Paf1 complex is required for RNA polymerase II removal in response to DNA damage”已经在美国国家科学院院刊《PNAS》杂志上发表。

本文揭示了一条非常重要的PAF1C参与调控RNAPII去除的多步骤途径,即在DNA损伤后,PAF1C通过促进Elongin-Cullin E3泛素连接酶复合物介导的Rpb1RNAPII中最大亚基)泛素化和蛋白酶体降解,进而参与调节细胞内总RNAPII蛋白水平。(步骤1)在没有DNA损伤的情况下,Spt5-pCTR(磷酸化的C-terminal Repeat)与PAF1CRtf1亚基(通过Plus3结构域)的相互作用帮助PAF1C招募到RNAPII转录机器上,进而促进快速转录延伸;(步骤2)在DNA损伤的情况下,RNAPII转录机器停滞在DNA损伤处,并招募未知磷酸酶(PPase)去磷酸化Spt5-pCTR,从而破坏Rtf1Spt5之间的相互作用,这可能促进Spt5和修复起始因子Rad26的交换;(步骤3)随后,Rad26RNAPII依赖性方式结合到DNA损伤处,并取代转录延伸因子Spt4/5复合物;(步骤4)然后,Rad26通过结合PAF1CLeo1亚基招募更多的PAF1CDef1至停滞的RNAPII转录机器上;(步骤5)最后,Ctr9介导形成完整的PAF1CRad26Def1一起协同且特异性地招募Elongin-Cullin复合物靶向停滞的RNAPII,进而促进Rpb1泛素化和蛋白酶体降解。这些研究成果为PAF1C在协调Spt5Rad26交换,以及DNA损伤后RNAPII去除中的作用提供了详细的生化机制见解。同时,也为基于DNA损伤的化疗药物研发或相关药物的耐药性机制研究,奠定了前期实验基础。

该成果由beat365手机中文官方网站/药物化学生物学国家重点实验室龙加福团队完成。龙加福教授是该论文的通讯作者,博士毕业生陈飞龙和刘贝贝为论文第一作者。该研究得到了国家、天津和深圳自然科学基金委项目的资助。据了解,该课题组已在2013年的《Nucleic Acids Research》,2018年的《Nature Communications》和2022年的《Journal of Molecular Biology》上分别发表论文探讨了PAF1C装配的结构基础及功能机制(1-3);同时,也在2021年的《PNAS》上发表论文阐明PAF1C促进H2B单泛素化的生化机制(4)。此项成果是该课题组在PAF1C功能研究领域的又一重要进展。


论文链接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2207332119


参考文献

1.  X. Chu et al., Structural insights into Paf1 complex assembly and histone binding. Nucleic Acids Res 41, 10619-10629 (2013).

2.  Y. Xie et al., Paf1 and Ctr9 subcomplex formation is essential for Paf1 complex assembly and functional regulation. Nat Commun 9, 3795 (2018).

3.  F. Chen et al., Crystal Structure of the Core Module of the Yeast Paf1 Complex. J Mol Biol 434, 167369 (2022).

4.  F. Chen et al., Biochemical insights into Paf1 complex-induced stimulation of Rad6/Bre1-mediated H2B monoubiquitination. Proc Natl Acad Sci U S A 118, e2025291118 (2021).