2022年7月25日，澳门·新葡萄新京6663/澳门·新葡萄新京6663医学院附属邵逸夫医院冯钰课题组在Nucleic Acids Research在线发表了题为“Structural basis of AlpA-dependent transcription antitermination”的研究论文，揭示了铜绿假单胞菌AlpA蛋白拮抗转录终止的机制。

铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）是一种条件致病菌，也是医院内感染的主要病原菌之一，是囊性纤维化患者发病和死亡的主要原因。AlpA蛋白通过发挥转录抗终止活性，能够正向调控与铜绿假单胞菌毒性相关的程序性细胞死亡通路。AlpA蛋白特异地识别并结合alpB启动子上的ABE序列，然后结合到启动子处的RNA聚合酶上，使其能够通读启动子下游的转录终止序列而不发生转录终止。

噬菌体Q蛋白是分子生物学教科书里抗终止蛋白的经典范例，课题组曾在Nature Communications发文揭示21Q的抗终止机制——两个21Q蛋白均结合启动子DNA和RNA聚合酶，其中一个21Q蛋白的N端形成环状结构并深入RNA通道内抑制发卡结构的形成，从而拮抗转录终止。

该研究首次在体外验证了AlpA蛋白的转录抗终止活性，并成功组装了依赖AlpA的转录抗终止复合物。利用冷冻电镜单颗粒重构技术，研究分别解析了AlpA在启动子处装载的复合物结构（AlpA-loading complex）以及AlpA发挥抗终止功能的复合物结构（AlpA-loaded complex）。结构显示，AlpA通过C端的螺旋-转角-螺旋模体识别启动子DNA，AlpA的N端形成一个环状结构并深入RNA通道内，新生RNA从这个环里穿过。

图1 AlpA抗终止复合物的冷冻电镜结构

(A) AlpA-loading complex的电子云（左）和结构模型（右）; (B)AlpA-loaded complex的电子云（左）和结构模型（右）

与21Q不同的是，只有一个AlpA分子结合启动子与RNA聚合酶。与21Q相同的是，二者都缩小RNA通道的口径，阻碍发卡结构的形成，进而达到抗终止的目的。通过比较AlpA和21Q的冷冻电镜结构，以及AlphaFold预测的Q家族其它两个经典抗终止蛋白λQ和82Q的结构，研究发现尽管这些蛋白没有序列相似性，却具有相似的结构。因此，研究推测它们都通过相似的机制发挥转录抗终止功能。

图2 AlpA的抗终止机制

澳门·新葡萄新京6663医学院博士研究生温瑷嘉、主治医师赵敏星、硕士研究生金莎为该研究的共同第一作者，澳门·新葡萄新京6663医学院冯钰研究员和陆远强教授为该研究的共同通讯作者。该研究的冷冻电镜工作全部在澳门·新葡萄新京6663冷冻电镜中心完成，也得到了澳门·新葡萄新京6663冷冻电镜中心高性能计算平台和医学院蛋白质平台的支持。

原文链接：https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkac608/6649382