微生物所李洁团队系统揭示古菌RNA聚合酶体内组装与调控机制

近日，中国科学院微生物研究所李洁团队在mBio 在线发表了题为 " Dissection of Ｉn Vivo Archaeal RNA Polymerase Assembly Reveals a Modular Pathway and Stoichiometric Control" 的研究论文。该研究首次系统揭示了古菌RNA聚合酶（RNA polymerase, RNAP）在细胞内的组装机制，发现RNAP通过模块化、层级化的组装路径逐步形成完整转录机器，并揭示了亚基化学计量比平衡调控RNAP组装稳态的新机制。该研究填补了古菌RNAP组装形成机制长期未知的空白，为理解三域生命核心转录机器的形成规律及进化保守性提供了全新视角。

RNA 聚合酶是生命遗传信息传递过程中的核心分子机器，其精准组装是实现基因表达调控的重要基础。古菌作为生命第三域，兼具细菌样基因组特征但真核样转录机器；其 RNAP 在组成和结构上与真核 RNAP高度同源，是解析转录机器起源与演化的重要模型。然而，受限于遗传操作和研究技术瓶颈，古菌 RNAP 在细胞内如何组装以及该过程如何受到调控，长期以来缺乏认知。本研究以模式产甲烷古菌为研究对象，综合运用遗传学、生物化学、分子生物学等多种技术，首次建立了古菌 RNAP 体内组装图谱：发现不同亚基按照特定顺序逐步招募，经历多个稳定中间复合体形成模块化单元，最终形成完整的功能性全酶。且发现RNAP 亚基之间严格的化学计量比平衡是维持正确组装和细胞稳态的重要基础：当小亚基 Rpo11 或 Rpo12发生过表达时，会导致组装中间体异常积累、成熟全酶减少并影响细胞生长。还发现分子伴侣蛋白可能参与古菌RNAP 组装，提示了伴侣蛋白介导转录机器形成的进化保守性。

该研究首次建立了古菌 RNAP 体内组装的系统模型，提出了“模块化组装与化学计量比控制协同维持转录机器稳态”的新机制框架。不仅深化了对古菌转录调控机制的认识，也为理解三域生命转录机器的共同起源和演化规律提供了新的分子证据，且为解析复杂分子机器形成机制及拓展微生物工程应用奠定了理论基础。

中国科学院微生物研究所李洁研究员，特别研究助理齐雯博士、硕士研究生段华平与任德蓉为论文的共同第一作者，微生物所李洁研究员为论文通讯作者，东秀珠研究员指导了相关工作，所级公共技术中心刘景芳副研究员参与了相关工作。本研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项以及国家重点研发计划等项目的经费资助。

原文链接：https://doi.org/10.1128/mbio.01440-26

古菌RNA聚合酶体内组装与调控模型