转录激活是基因表达、基因表达调控和发育的基础。转录激活的过程需要RNA聚合酶、转录激活蛋白、DNA和核糖核苷酸的参与。大肠杆菌中的代谢物激活蛋白(catabolite activator protein,CAP)是第一个被鉴定纯化的转录激活蛋白,也是第一个获得三维结构的转录激活蛋白。大肠杆菌的CAP能够激活100多个基因的转录,是一类经典的转录激活蛋白。CAP被称为c AMP受体蛋白,与变构因子c AMP结合后,构象发生改变才能激活转录。最简单的CAP依赖的启动子只需要CAP,无需其他辅助因子即可激活转录,根据其DNA结合位点的不同可分为两类:第一类是CAP的DNA结合位点位于RNA聚合酶的DNA结合位点的上游,如lac启动子,人工启动子CC(-61.5);第二种是CAP的DNA结合位点与RNA聚合酶的DNA结合位点部分重叠,如gal启动子,人工启动子CC(-41.5)。解析完整的转录激活复合物的结构对于探究转录激活机制有非常重要的意义。目前的研究已经获得了大肠杆菌的I型CAP依赖的转录激活复合物和嗜热栖热菌的II型CAP依赖的转录激活复合物结构,结构显示嗜热栖热菌的CAP不需要c AMP即可激活转录。因为大肠杆菌是一种模式生物,并且是大部分CAP相关的遗传学研究对象,所以解析大肠杆菌的II型CAP依赖的转录激活复合物结构能够为细菌的转录激活机制研究提供更多的结构信息。为了获得大肠杆菌的II型CAP依赖的转录激活复合物,我们设计了一个能够代表II型CAP依赖的启动子的核酸序列,位置是从-63到+15。这段核酸序列包含了保守的CAP结合序列,保守的-10延伸区,保守的-10区,保守的discriminator element,保守的核心识别元件,以13个碱基长度的转录泡。将这段核酸和纯化得到的大肠杆菌RNA聚合酶全酶、CAP以c AMP进行体外组装后进行冷冻制样,通过冷冻电镜观察,再利用RELION软件进行数据处理,获取接近生理状态的复合物结构。最终我们解析出了分辨率为4.0?的II型CAP依赖的转录激活复合物的结构。该结构揭示了在转录激活过程中,RNA聚合酶和CAP的相互作用,CAP和DNA的相互作用,RNA聚合酶和DNA的相互作用。我们的结构为理解CAP激活II型CAP依赖的启动子转录的机制奠定了结构基础。除了最简单的I型和II型CAP依赖的转录激活,关于两个或者多个转录激活蛋白是如何协同激活转录还有待进一步研究,其他辅助因子可能与RNA聚合酶有一些更复杂的相互作用,因此下一步工作将解析更为复杂的转录激活复合物的结构。