[发明专利]一种线粒体RNA聚合酶附属转录因子、其聚合酶-转录因子复合体及应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种新型聚合酶-转录因子复合体。更具体地，本发明涉及一种线粒体RNA聚合酶Rpo41-转录因子Mtf1复合体的基因克隆，蛋白制备，功能研究及其在生物技术领域的应用。

背景技术

细胞中的DNA转录成RNA是生命最重要的一个过程。其中，依赖于DNA的RNA聚合酶以及附属转录因子组成的转录复合体是完成上述过程的核心装置[参考文献1，2，3，4]。因此，对于转录复合体的研究一直是科学界的热点。目前普遍认为，在真核生物中编码三类负责转录细胞核基因的RNA聚合酶(I，II和III)[参考文献5]。其中，最为重要的众多mRNA的转录是由RNA聚合酶II为核心的转录复合体来完成。另外，在真核生物中还编码一类线粒体RNA聚合酶，这类蛋白本身是由核基因组编码，在细胞质中合成，并最终转运到线粒体中发挥功能。在线粒体中，它主要负责转录线粒体基因组编码的rRNA，tRNA以及一些呼吸链相关的基因。因此，以线粒体RNA聚合酶及其附属转录因子组成的转录复合体是真核生物能够进行正常的能量代谢的关键。

酵母是进行分子遗传学研究的良好模型。其较小的基因组(5000个基因左右)，易于培养，方便观察的特点使其被广泛用来研究RNA转录的分子机制。现有的研究表明，在芽殖酵母中，线粒体基因的转录是线粒体RNA聚合酶Rpo41和线粒体转录因子Mtf1组成的转录复合体完成的[参考文献6，7]。其中，敲除Mtf1的芽殖酵母表现出更为细小的细胞形态，线粒体DNA的缺失，以及无法在非发酵碳源培养基上生长。从结构上推测，芽殖酵母中的Mtf1更类似于细菌中的Sigma因子，它可以结合线粒体聚合酶Rpo41形成功能完全的“全酶”，再特异性的结合线粒体基因上游启动子的核心元件，确保正确的转录开始。

迄今为止，几乎所有的对芽殖酵母Rpo41和Mtf1蛋白的报道都只限于其在线粒体中的功能。为何RNA聚合酶II负责转录数千个基因，而线粒体RNA聚合酶只负责转录数十个基因，这样一种资源配置方式在细胞内是否经济？带着这一疑问，本发明启动了相关研究计划，本申请人以另一种在进化上更接近人类细胞的酵母-裂殖酵母作为研究模型，在裂殖酵母中，本发明首先通过生物信息学方法，找到与芽殖酵母中Rpo41和Mtf1同源的两个蛋白，系统编号分别为SPAC26H5.12和SPAC1002.08c，在Sanger Genedb数据库中这两个基因均被标注为‘尚未具有研究性报道公开’。本发明首次克隆到裂殖酵母中Rpo41和Mtf1两个基因，进行了相应的转基因和基因敲除研究，同时还在大肠杆菌中表达纯化出这两个蛋白，验证了它们作为转录因子的活性。非常有意思的是，研究表明，Rpo41和Mtf1组成的转录复合体不仅可以有效的转录线粒体中的基因，而且还能够高效的转录细胞核中编码的基因。本发明不仅解决了‘线粒体RNA聚合酶在细胞核中是否同样具有功能’这一重要理论问题，而且这一新型转录机制也能够被发展为一种有效的生物技术工具，应用于科学研究和重组生物工程产品的生产，与此同时，这一转录复合体还可以被用做抗肿瘤和其他疾病药物筛选的靶点。

本发明的参考文献如下：

1.Goodrich，J.A.，Cutler，G.，and Tjian，R.(1996).Contacts incontext：promoter specificity and macromolecular interactions intranscription.Cell 84，825-830.

2.Tansey，W.P.，and Herr，W.(1997).TAFs：guilt by association？Cell 88，729-732.

3.Roeder，R.G.(2005).Transcriptional regulation and the role ofdiverse coactivators in animal cells.FEBS Lett 579，909-15.

4.Sekinger，E.A.，Moqtaderi，Z.，and Struhl，K.(2005).Intrinsichistone-DNA interactions and low nucleosome density are important forpreferential accessibility of promoter regions in yeast.Mol.Cell 18，735-748.