酿酒酵母RNA聚合酶II转录延伸与生长速率的调控机制研究

　　本研究针对细胞生长速率(GR)如何调控基因表达的核心问题，通过酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的恒化器培养体系，揭示了RNA聚合酶II(RNA pol II)的磷酸化状态与转录延伸的关联机制。研究发现GR升高时，染色质结合的RNA pol II水平增加，并伴随部分去磷酸化聚合酶的积累及回溯倾向增强，同时RNA pol I的染色质结合也随GR上升。该成果发表于《BBA-Gene Regulatory Mechanisms》，为理解细胞生长与转录调控的偶联提供了新视角。

　　

生命体通过精确调控基因表达来适应环境变化，而生长速率(Growth Rate, GR)作为决定自然选择优势的关键因素，与基因表达调控网络存在复杂互动。尽管既往研究已证实GR会影响mRNA水平，但关于RNA合成(SR)与降解速率如何协同响应GR变化，特别是RNA聚合酶(RNA pol)的活性调控机制仍存在知识空白。西班牙哈恩大学等机构的研究团队在《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Regulatory Mechanisms》发表的研究，通过创新性地结合恒化器培养与染色质分析技术，揭示了GR通过改变RNA pol II磷酸化状态调控转录延伸的新机制。

研究采用酵母恒化器培养系统精确控制GR（稀释率0.26-0.49），结合染色质免疫沉淀等技术分析RNA pol II的动力学特征。关键发现包括：1）染色质结合的RNA pol II总量与GR呈正相关；2）高GR条件下，部分去磷酸化的RNA pol II积累并伴随延伸因子TFIIS（转录延伸调控因子）的富集；3）RNA pol I的染色质结合同样受GR正向调控。这些结果首次证明GR通过修饰RNA pol II的磷酸化状态影响其延伸效率，而非仅调控转录起始。

【Experimental design】
通过LMY5.2酵母菌株的恒化器培养建立不同GR模型，稳态样本显示葡萄糖残留1.59%-0.83%(w/v)，生物量OD₆₀₀
1.01-4.06，证实培养系统稳定性。

【Discussion】
研究阐明了GR通过双重机制协调转录机器活性：一方面，RNA pol I/III通过增加rRNA/tRNA合成满足核糖体生物需求；另一方面，RNA pol II通过磷酸化重编程优化延伸效率。这种调控模式解释了为何高GR时mRNA降解速率同步提升以维持稳态——因为转录延伸效率的提升需要配套的mRNA周转机制。

该研究的突破性在于将GR的生理信号与RNA pol II的酶活性修饰直接关联，为理解细胞如何协调生长与基因表达提供了分子框架。未来针对特定激酶/磷酸酶通路的研究，可能揭示更多环境信号与转录机器对话的细节。