真核基因表达是由RNA聚合酶(RNAPI，II和III)和相关因子协调的，然而它们的实时动态仍然不清楚。

2026年2月5日，美国约翰霍普金斯大学Carl Wu、Yick Hin Ling共同通讯在Science在线发表题为“Live-cell single-molecule dynamics of eukaryotic RNA polymerase machineries”的研究论文。该研究报道了真核RNA聚合酶机器的活细胞单分子动力学。

在这项研究中，研究人员比较了一个存活但生长受损的截短突变体与9个七肽(CTD9)的CTD相关因子的结合动力学。研究发现大多数相关因子的停留时间变化很小，但是U1 snRNP和Set2组蛋白甲基转移酶的停留时间显著减少，核糖体蛋白基因的内含子保留功能减少，H3K36甲基化减少。这些结果揭示了CTD长度、因子停留时间和共转录过程之间的动力学联系。

真核转录由三种核RNA聚合酶(RNAP)完成：RNAPI、II和III。RNAPI合成大多数核糖体RNA(rRNAs)，它们是核糖体的重要组成部分。RNAPII将蛋白质编码基因转录成信使RNA(mrRNAs)和调节细胞过程的非编码RNA。RNAPIII转录小RNA，如5S rRNA和转移RNA，这对蛋白质合成至关重要。每种RNA聚合酶都与一组特定的相关因子一起运行，这些因子在整个转录周期(从起始、延伸到终止)中调节其活性。尽管几十年来进行了广泛的生物化学、基因组和结构研究，以及最近的超分辨率成像研究，但三种RNAP机制及其对活细胞染色质的调节因子的时间控制还远未完成。重要的模型，如部分转录前起始复合物(PICs)的形成，重复转录循环的RNAP再循环，以及基因启动子-终止子成环，仍在探索中。

RNAPII终止因子的短暂参与提示快速终止过程（图源自Science ）

该研究使用活酵母中的单分子追踪，量化了包含三种RNAP机制的58种蛋白质的动力学。RNAPI和RNAPIII前起始复合物(PICs)参与长寿命的染色质相互作用，与短暂的RNAPII PIC相反。进一步报道了RNAPII相关因子的延伸、组蛋白修饰、C-末端结构域(CTD)修饰、RNA加工和终止的动力学。许多延伸因子显示出短暂而非持久的联系，表明与因子交换的动态相互作用，允许潜在的调节事件。CTD截短减少U1 snRNP在核糖体蛋白基因中的停留时间和内含子滞留，为共转录剪接提供了见解。该发现建立了一个RNAP机制动态互动的框架。

参考消息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads0960