Polr2m-flox 基因敲除小鼠

RNA聚合酶II亚基M（POLR2M）是RNA聚合酶II（Pol II）的一个组成部分，Pol II是负责在真核细胞中转录DNA成RNA的关键酶。Pol II由12个亚基组成，每个亚基在转录过程中都有其特定的功能。POLR2M编码的Gdown1蛋白在Pol II的功能调控中起着重要作用，特别是在转录的起始和延伸阶段。Gdown1通过与Mediator转录共激活因子复合物相互作用，影响基因的转录活性。

在急性髓系白血病（AML）中，MIR139是一个肿瘤抑制因子，它在许多AML病例中沉默。一项研究发现，MLL-AF9融合蛋白的表达导致了MIR139的表观遗传沉默，而MIR139的过表达则抑制了AML的体外和体内生长。此外，研究人员发现两个增强子区域控制着MIR139的表达，并且多梳抑制复合物2（PRC2）在AML中表观遗传沉默了MIR139。最后，全基因组CRISPR-Cas9敲除筛选揭示RNA聚合酶II亚基M（POLR2M）是MIR139的一个新型调节因子。这些发现阐明了肿瘤抑制因子MIR139的分子控制，并揭示了POLR2M在AML中MIR139沉默机制中的作用，这是MLL-AF9和PRC2下游的一个机制[1]。

另一项研究在果蝇中使用了双重头部EP（DEP）转座子进行插入突变筛选，以识别在过表达时抑制p53激活的细胞凋亡的基因。通过DEP插入，研究人员发现了7个基因，它们在过表达时抑制了p53诱导的细胞凋亡。在3个突变体中，删除任一UAS启动子都会消除抑制效应。这表明，这些基因的邻近基因也可能对抑制细胞凋亡有加性效应。此外，研究人员还发现，这些基因中的一些在果蝇的基因组中是共表达的基因簇的一部分。这表明，这些基因簇中的一些基因的活动可能有助于抑制细胞凋亡[2]。

还有研究发现，Gdown1与RNA聚合酶II（Pol II）的结合，对人类基因的转录延伸控制起着重要作用。在体外转录中，Gdown1特异性地阻止了TFIIF刺激的延伸，抑制了TTF2的终止活性，并影响了暂停因子NELF和DSIF，但并没有影响TFIIS或mRNA帽化酶的功能。在P-TEFb不存在的情况下，Gdown1导致了在核提取物中稳定暂停的聚合酶的产生。这些研究结果建立了一个结构基础，即Gdown1通过阻碍TFIIF的绑定，在启动子处阻碍转录的起始，这解释了Mediator在激活转录中的另一个依赖性作用[3]。

在哺乳动物中，一个独特的RNA聚合酶II形式，RNAPII(G)包含一个新型亚基Gdown1（由POLR2M编码），该亚基抑制基因的激活，但可以被多亚基的Mediator共激活因子逆转。研究人员使用单颗粒冷冻电子断层扫描（cryo-EM）揭示了RNAPII(G)、RNAPII以及RNAPII与转录起始因子TFIIF复合物的结构。差异分析将Gdown1主要定位在RNAPII Rpb5架-Rpb1颚上，并通过抗体标记实验得到支持。这些结构特征与RNAP II(G)的RNA链延伸效率的适度增加相关。此外，更新的RNAPII-TFIIF图谱显示，TFIIF将多个区域固定在DNA结合裂隙周围，这与交联和生化图谱一致。Gdown1的绑定位点与TFIIF的绑定位点大量重叠，Gdown1通过排除了TFIIF从RNAPII的绑定，在这里通过竞争性实验使用尺寸排阻色谱法得到证明。总的来说，这项工作为Gdown1通过阻碍TFIIF的绑定，在启动子处阻碍转录的起始提供了一个结构基础，这解释了Mediator在激活转录中的另一个依赖性作用[4]。

此外，研究发现，含有GCOM1、MYZAP和POLR2M基因的GRINL1A复合转录单位与完全渗透的隐性扩张型心肌病（DCM）相关。这项研究包括两个先证者和他们的亲属。所有参与者都是芬兰血统。全外显子测序用于测试先证者；双向Sanger测序用于在先证者的家庭成员中识别GCOM1变异。进行了临床评估，获取了医疗记录和死亡证明。对心肌样本进行了免疫组化分析。在六个人中总共鉴定出一个纯合的GCOM1变异，所有人都被认为是受影响的。在这九个杂合的家庭成员中，没有人符合任何心肌病的标准。心力衰竭是主要的临床特征，患者可能有心房心律失常的倾向[5]。

另一项研究发现，人类GCOM1复合体基因与NMDA受体和internexin-alpha相互作用。GCOM1复合体中心基因的已知功能包括转录延伸和心肌细胞的闰盘。然而，在所有可能性中，基因最有趣、至今最少被理解的功能将在中枢神经系统中被发现。为了研究GCOM1基因在中枢神经系统中的功能，研究人员从人类和鼠脑cDNA中克隆了编码新的105kDa GCOM1结合（Gcom）蛋白的人类和鼠脑cDNA，命名为Gcom15，并从酵母双杂交（Y2H）筛选中确定了一组新的GCOM1相互作用基因，称为Gints。研究人员发现，Gcom15通过在异源细胞中共表达与NMDA受体NR1亚基相互作用，观察到人类Gcom15和鼠NR1的双向共免疫沉淀。Y2H筛选揭示了27个新的GCOM1相互作用基因，其中许多是突触蛋白或在中枢神经系统疾病中发挥作用。最后，研究人员使用鼠脑蛋白制备物，发现Gint internexin-alpha（INA），NMDAR的一个已知相互作用者，与GCOM1蛋白共免疫沉淀，表明GCOM1-GRIN1-INA相互作用和可能对神经保护相关的新的通路[6]。

研究人员还发现，RNA聚合酶II相关的Gdown1通过调节肝细胞细胞周期的重新进入来调控转录。肝脏是负责全身代谢的中心器官，其组成的肝细胞是执行肝脏功能的主要参与者。尽管它们高度分化且很少分裂，但在肝损伤或损伤后，肝细胞会重新进入细胞周期。然而，细胞周期重新进入的确切分子机制尚未明确。Gdown1是一种与RNA聚合酶II（Pol II）相关的蛋白，它与Mediator转录共激活因子复合物的功能有关。研究人员最近发现，小鼠肝脏中Gdown1的消融导致了高度表达的肝特异性基因的下调，并伴随着与细胞周期相关基因的诱导相关的细胞周期重新进入。令人惊讶的是，鉴于之前在体外抑制Pol II转录起始的抑制作用，研究人员发现，Gdown1与高度表达基因上的延伸Pol II相关，并且其消融导致Pol II占据的减少，这与这些基因的表达减少相关。基于这些观察结果，研究人员讨论了Gdown1在体外和体内的功能，并考虑了Gdown1消融相关的Pol II募集失调可能诱导静止细胞重新进入细胞周期的机制[7]。

此外，还有研究发现，Gdown1通过Pol II(G)与Mediator和Gdown1与TFIIF与Pol II的竞争性相互作用进行转录调控。Pol II(G)是一种独特的RNA聚合酶II形式，包含紧密相关的Gdown1多肽（由POLR2M编码）。与Pol II不同，Pol II(G)在生化定义的体外系统中高度依赖于Mediator进行强有力的激活剂依赖性转录。在这里，体外研究表明，Gdown1与TFIIF竞争结合Pol II的RPB1和RPB5亚基，从而抑制TFIIF在预起始复合物组装中的基本功能，但同时也发现Mediator实际上可以促进Pol II(G)在Mediator后续功能之前的启动子结合。互补的ChIP和RNAi分析表明，Pol II(G)被招募到一组积极转录基因的启动子区域，它似乎限制了转录。这些和其他结果表明，Pol II(G)可能通过同时作为有准备的（非启动的）聚合酶，为Mediator依赖性增强它们的活动设置舞台，来调节某些基因[8]。

最后，还有研究发现，人类GRINL1A基因定义了一个复杂的转录单位，这是一种真核生物中不寻常的基因组织形式。人类15号染色体上GRINL1A基因的基因组DNA测序和克隆转录物揭示了至少包含28个外显子的复杂基因结构。在一个基因模型中，转录从外显子1开始，在外显子15b结束。另一个基因模型从外显子20开始转录，在外显子23、24或28结束。在第三个基因模型中，转录从外显子1开始，在外显子23结束，从而将两个显然是离散的基因结合成第三个组合基因。外显子15可以作为终止外显子或作为选择性剪接的内部外显子，或者可以被完全跳过。外显子11、14、15a、16、17、18、19、20a和20f仅存在于不终止于外显子15b的转录物中。将两个基因转化为第三个基因的组合转录物提供了基因组织的一种不寻常形式和表达的证据，研究人员称之为复杂的转录单位（CTU）。外显子组织成CTU增加了基因组DNA片段的可提取信息含量，构成了可能对增加基因组蛋白质组有重要意义的机制[9]。

综上所述，RNA聚合酶II亚基M（POLR2M）编码的Gdown1蛋白在转录调控中起着重要作用，特别是在转录的起始和延伸阶段。Gdown1通过与Mediator转录共激活因子复合物相互作用，影响基因的转录活性。在AML中，POLR2M作为MIR139的一个新型调节因子，揭示了它在肿瘤抑制中的重要作用。此外，Gdown1还与果蝇中的细胞凋亡抑制相关，并且可能在中枢神经系统中发挥重要作用。在哺乳动物中，Gdown1与肝细胞细胞周期的重新进入和转录调控相关。这些研究结果表明，POLR2M在多种生物学过程中发挥着重要作用，并且可能成为疾病治疗和预防的新靶点。