Arthur Kornberg因从事DNA复制的研究，于1959年曾获得了诺贝尔生理医学奖。其子美国斯坦福大学医学院结构生物学系Roger D. Kornberg则因真核转录研究贡献卓越，独得了2006年的诺贝尔化学奖。二人成为了诺贝尔史上的第6对父子档。近期小Kornberg课题组连续发表重要成果，公布在Science和Nature杂志上。
Initiation Complex Structure and Promoter Proofreading
来自美国斯坦福大学，香港科技大学两大研究机构组成的研究团队在新研究中揭示了RNA聚合酶II的转录起始过程，为分析研究转录起始提供了重要资料。这一研究成果公布在Science杂志上。
RNA聚合酶II （RNA polymerase II，Pol II）是三大RNA聚合酶之一，基因表达过程中核心的酶，其参与的转录过程是真核细胞染色体的一项基本的、高度协调的生物学过程。RNA聚合酶解开DNA双链，沿着一条链移动。在移动过程中，它们一边“解读”DNA链上的核苷，一边合成一条相应的RNA链。由Pol II组成的RNA是信使RNA(mRNA)，它们将合成蛋白质的指令传给核糖体。
Pol II转录起始过程是一个复杂，多步骤的过程，通过X射线结晶结构分析，研究人员发现这一转录复合物包含有短片段RNAs，并从中揭示了三个不同的结构状态。第一个步骤包含2-和3-核苷RNAs，只检测到3’端RNA，第二个步骤是4-和5-核苷RNAs，出现了扭曲构形的RNA-DNA复合物，第三个步骤是第6个核苷酸之后的，实际上就与一般稳定的延长复合物相同了。
从第一个步骤向第二个步骤转变的过程中，未能起始的发生频率大幅下降，在第二个步骤向第三个步骤转变的过程中，就出现了部分“bubble collapse”现象，以及启动子脱离。从这些起始过程中，研究人员提出未能起始的现象也许是启动子校对过程（promoter proofreading），而这一结构的转变过程是启动子调控的一个关键点。
RNA Polymerase II (RNA聚合酶II) 可以说是真核细胞(大致上可以认为是除了细菌之外所有生物的细胞) 中最重要的酶。它的主要功能就是负责转录基因组中的两万多个编码基因，转录的产物为信使RNA (mRNA)，而后者则被核糖体(ribosome)翻译成蛋白质──细胞中的主要功能分子。这也是为什么研究这个酶会成为热点的主要原因。
Architecture of the Mediator head module
中介体是一种复杂的分子机器，在DNA（脱氧核糖核酸）的转录过程中扮演重要角色，被称为“真核转录调控中的中央控制器”。近期来自美国印第安纳大学及斯坦福大学医学院的研究人员破译了中介体最关键的部分——其头部的蛋白组成结构，为研究中介体增加了重要的砝码，使人们能更深入理解细胞中基因信息的转录过程。研究
论文发表在Nature杂志上。
所有细胞的运作都由基因信息控制，基因转录是以一条链为模板，按照碱基互补配对原则把信息复制到RNA（核糖核酸）上，合成的RNA称为信使RNA。转录过程中一种必不可少的酶就是RNA聚合酶Ⅱ。转录开始前，会经由中介体向DNA发起信号，询问哪些基因需要激活，而哪些基因需要沉默；中介体接到指令后，再向RNA聚合酶Ⅱ解释传达，告诉它从什么时候、在什么位置开始转录过程，最终生产出维持细胞功能所必需的各种蛋白质。中介体是一种庞大的分子机器，由25个蛋白质组成，分为头部、中部和尾部3个模块，其中头部是中介体和RNA聚合酶Ⅱ相互作用的关键部位。
在这片文章中研究人员利用X射线晶体测定技术破译了中介体头部的结构：头部上有一个部分叫做α螺旋束的结构，称为脖子，由5个蛋白排列组成，负责保持稳定性。这是研究首次证明α螺旋束是由5个不同的蛋白质分子组成的。
研究人员指出，这一研究马上可以投入使用，用以绘制基因突变的详细图谱，基因突变会影响转录过程的规则；而且，类似中介体这样的多蛋白复合物最有可能成为新一代药物标靶，他们绘制出的详细的中介体头部图谱，有助于研究其结构和功能，开发出治疗疾病的新药。
（生物通：何嫱）
作者：
2011-10-3