DNA的轉錄除了藉由 RNA Polymerase 進行，還仰賴許多蛋白質像是轉錄因子（transcription factor）等的協助。在過去數十年，科學家藉由生化分析或 X-ray 解晶，對於這些蛋白質 DNA binding domain 的結構以及和 DNA 結合的方式已有相當多的瞭解；然而，關於這些蛋白質的 transcriptional activation domain 激活轉錄的詳細機制至今仍然沒有很透徹的研究。
Low-complexity（LC） domain 是位於 FET（FUS／EWS／TAF 15，皆為 RNA binding protein）N 端的一個功能區，為由［G／S］Y［G／S］重複的胺基酸序列所構成，在高濃度情況下，這些重複的序列會幫助 LC domain 進行可逆的聚合反應（polymerization）。LC domain 在許多癌細胞中普遍地被發現會因染色體轉位（chromosome translocation）和某些蛋白質的 DNA binding domain 結合以激活（activate）基因的表現。考量到癌細胞激烈的演化生存壓力，LC domain 很可能是一個極好的 transcriptional activation domain，可以用來幫助我們了解轉錄激活的詳細機制。
本篇利用 biotinylated isoxazole（b-isox）晶體與 LC domain 良好結合的特性，成功地找到了約 580 種會與 LC domain 結合的核蛋白（nuclear protein），其中令人意外地包含了 RNA polymerase II（Pol II）最大的次單元（subunit）。該次單元的 C-terminal domain（CTD）係由 52 個 Y1S2P3T4S5P6S7 所構成，而 serine（S）的磷酸化在轉錄的過程裡，由起始（initiation）進入延伸（elongation）中扮演極為重要的角色。仔細觀察 CTD 的序列，會發現 S7Y1S2 恰好與構成 LC domain 的胺基酸序列相同，暗示了 LC domain 與 CTD 聚合的可能。
本研究藉由 in vitro 的分析佐證了此猜想，然而此假設僅在 S2、S5 或 S7 上沒有任何磷酸化時才成立，一旦磷酸化發生，CTD 不僅無法和 LC domain 聚合，甚至進行逆反應而離開原本的聚合體。根據這些結果，科學家推測 LC domain 激活轉錄的方式乃是：透過各種帶有 LC domain 的轉錄因子聚在一起形成 LC domain 聚合體，進而吸引 CTD 尚未被磷酸化的 Pol II 停靠在 promoter 的位置；一旦 CTD 發生磷酸化，Pol II 便離開了原先轉錄 initiaion 所在的位置，接著開始進行 elongation。
圖說：LC domain 激活 Pol II 轉錄的方式：從Pol II CTD 尚未被磷酸化（上）到被磷酸化（下）。圖片來源：http://goo.gl/MC2VJo
參考資料：
- Kwon, I., Kato, M., Xiang, S., Wu, L., Theodoropoulos, P., Mirzaei, H., Han, T., Xie, S., Corden, J.L., and McKnight, S.L. (2013). Phosphorylation-regulated binding of RNA polymerase II to fibrous polymers of low-complexity domains. Cell 155, 1049-1060.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.10.033 - Steven McKnight 及其團隊分享關於本篇研究成果之參考影片，https://www.youtube.com/watch?v=8qWtOi6tets
撰文｜李政霖
審稿｜黃翊豪
修訂｜黃子瑄
