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转录因子与中介体（Mediator）的相互作用机制尚不明确。研究人员聚焦于磷酸化转录因子 Elk-1 与 Mediator 亚基 MED23 的作用，解析了二者复合物的 3.0 ? 结构。这为理解转录调控提供了分子细节，有助于深入探究相关疾病机制。
在生命的微观世界里，基因表达的调控就像一场精密的交响乐演奏，而转录因子和中介体（Mediator）则是这场演奏中至关重要的角色。转录因子能与特定的 DNA 序列结合，调控基因转录的起始；中介体则像是一座桥梁，连接转录因子与 RNA 聚合酶 II（Pol II），传递调控信号，助力转录起始复合物（PIC）的组装 。然而，尽管人体基因组编码了超 1600 种转录因子，但目前仅有部分转录因子的分子作用机制被清晰阐释。转录因子与中介体之间相互作用的结构细节更是知之甚少，这主要是由于转录因子激活域的无序性和动态性，使得获取二者相互作用的高分辨率结构困难重重。目前，虽然已有研究报道了中介体的结构，包括其与 Pol II 及其他辅助因子形成的 PIC 复合物结构，但转录因子与中介体之间的 “对话” 机制仍迷雾重重。在此背景下，探究转录因子与中介体的相互作用机制迫在眉睫，这不仅能加深我们对基因转录调控基本过程的理解，还可能为相关疾病的治疗开辟新的路径。
为了揭开转录因子与中介体相互作用的神秘面纱，来自法国里尔大学（Univ. Lille）、法国国家科学研究中心（CNRS）、法国国家健康与医学研究院（Inserm）、里尔巴斯德研究所（Institut Pasteur de Lille）以及比利时布鲁塞尔自由大学（Vrije Universiteit Brussel）等机构的研究人员携手开展了一项深入研究。他们将目光聚焦于磷酸化转录因子 Elk-1 与中介体亚基 MED23 的相互作用，致力于解析二者相互作用的分子基础，相关研究成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员运用了多种关键技术方法来开展此项研究。其中，冷冻电镜（cryo-EM）技术发挥了核心作用，它能够在接近生理状态下对生物大分子的结构进行高分辨率解析，为研究人员提供了观察 Elk-1 与 MED23 相互作用的 “微观眼睛”。此外，研究人员还采用了蛋白质表达与纯化技术，获取足够量且高纯度的目标蛋白，用于后续实验；利用表面等离子共振（SPR）技术，精确测定蛋白质之间的结合亲和力；通过细胞实验，如细胞转染、荧光素酶报告基因检测、定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）等，在细胞水平验证蛋白质相互作用的功能影响 。
下面让我们深入了解一下具体的研究结果：
- 结构测定：研究人员首先利用 cryo-EM 分别测定了游离状态下 MED23 以及与 Elk-1 的转录激活域（TAD）结合后的 MED23 的结构。结果显示，MED23 主要由 α- 螺旋构成，形成了五个 HEAT 重复区域（HR1 - HR5），整体呈拱形。与 Elk-1 结合后，MED23 的结构发生了一些变化，尤其是在与 Elk-1 结合的区域以及其相对的表面 。
- Elk-1 与 MED23 的结合序列：分析 MED23-Elk-1 复合物的电子密度图发现，Elk-1 通过一段包含 11 个氨基酸的疏水序列 PSIHFWSTLSpP（MED23 结合基序，MBM）与 MED23 结合。其中，三个疏水残基 I376-Elk-1、F378-Elk-1 和 L382-Elk-1 在二者相互作用中起到关键作用，F378-Elk-1 深深嵌入 MED23 内部 。同时，研究人员还发现，MBM 序列中的磷酸化残基 S383p 虽然与 MED23 没有广泛相互作用，但对结合也有一定影响。通过 SPR 技术研究不同磷酸化位点的作用，发现磷酸化至少在一个位点是 Elk-1 转录激活所必需的，且 S383 位点的磷酸化作用可被相邻位点的磷酸化补偿 。
- Elk-1 结合对 MED23 结构的影响：Elk-1 与 MED23 的结合促使 MED23 发生构象变化。这种变化从 MED23 与 Elk-1 结合的凹面传播到凸面，导致位于 HR2 - HR3 交界处的一段 19 个氨基酸的序列（HR4-lid）变得无序，从而改变了 MED23 的分子表面，使其可能具备招募其他蛋白伴侣的能力 。
- F378-Elk-1 在细胞环境中的作用：研究人员构建了 MED23 的 G382F 突变体，该突变体理论上会阻碍 F378-Elk-1 的结合。体外实验和细胞实验均表明，G382F 突变体确实无法与 Elk-1 稳定结合，并且在细胞中，该突变体显著削弱了 Elk-1 对其靶基因 Egr1 的转录激活能力，这进一步证实了 F378-Elk-1 在 Elk-1 与 MED23 相互作用以及转录激活中的关键作用 。
综合上述研究结果，研究人员得出以下重要结论：他们首次高分辨率地揭示了磷酸化 Elk-1 通过与 MED23 亚基结合来招募中介体的分子机制。Elk-1 的 MBM 序列在与 MED23 的结合中起着核心作用，其中 F378-Elk-1 是关键残基。Elk-1 与 MED23 的结合引发了 MED23 的别构变化，改变了其分子表面性质，这可能与 MED23 在转录起始后的后续步骤中发挥的作用相关 。此外，研究还发现 Elk-1 的多个磷酸化位点对其激活过程有不同影响，在细胞环境中，这些磷酸化事件可能协同作用，调控 Elk-1 的功能 。
在讨论部分，研究人员指出，尽管目前对转录因子与中介体相互作用的认识取得了一定进展，但仍有许多问题有待解决。例如，Elk-1 与 MED23 的结合如何影响整个中介体复合物的构象和功能，以及在不同的细胞环境和生理条件下，这种相互作用是否会发生变化等 。不过，这项研究为深入理解转录调控机制奠定了坚实基础，为后续研究指明了方向。同时，鉴于 MED23 和 Elk-1 在 Ras-MAPK 相关疾病中的重要作用，该研究成果也为开发针对这些疾病的新型治疗策略提供了潜在的分子靶点，有望为相关疾病的治疗带来新的希望。
