大腸菌RNAポリメラーゼブリッジヘリックスの活動マップ

DNAテンプレートからのRNAの合成である転写は、すべての細胞生物でマルチサブユニットRNAポリメラーゼ（RNAP）によって実行されます。ブリッジヘリックス（BH）は、すべてのマルチサブユニットRNAPの明確な特徴であり、ヌクレオチド添加サイクルとRNAおよびDNA結合に関与するいくつかの活性部位関連モバイル機能と直接相互作用します。BHは、最近分子動力学研究でサポートされているRNAPの異なる結晶構造のキンク化された構造と直線立体構造の両方で捕捉されているため、これらの立体構造間のサイクリングはヌクレオチド添加サイクルの不可欠な部分であることが提案されています。BHの役割をさらに評価するために、転写に必要な活動への貢献を決定するために、Escherichia coli rnap BHの系統的なアラニンスキャン変異誘発を実施しました。データを大腸菌RNAPの原子モデルと組み合わせると、BHと（i）トリガーループ、（ii）フォークループ2、および（iii）スイッチ2との相互作用の変化が、観測された変化の説明に役立つことをお勧めします。いくつかのBHバリアントに関連付けられたRNAP機能で。さらに、大腸菌RNAP機能における広範な欠陥は、すべての細菌で厳密に保存されていた以前に研究されていなかった単一のリジン残基（LYS-781）に依存することを示しています。BHがRNAPの他の保存された特徴と行われた直接的な相互作用は、いくつかの大腸菌アラニン置換バリアントで失われているようであり、RNAP機能を変更するRNAPの立体構造変化をもたらすと推測します。

Transcription, the synthesis of RNA from a DNA template, is performed by multisubunit RNA polymerases (RNAPs) in all cellular organisms. The bridge helix (BH) is a distinct feature of all multisubunit RNAPs and makes direct interactions with several active site-associated mobile features implicated in the nucleotide addition cycle and RNA and DNA binding. Because the BH has been captured in both kinked and straight conformations in different crystals structures of RNAP, recently supported by molecular dynamics studies, it has been proposed that cycling between these conformations is an integral part of the nucleotide addition cycle. To further evaluate the role of the BH, we conducted systematic alanine scanning mutagenesis of the Escherichia coli RNAP BH to determine its contributions to activities required for transcription. Combining our data with an atomic model of E. coli RNAP, we suggest that alterations in the interactions between the BH and (i) the trigger loop, (ii) fork loop 2, and (iii) switch 2 can help explain the observed changes in RNAP functionality associated with some of the BH variants. Additionally, we show that extensive defects in E. coli RNAP functionality depend upon a single previously not studied lysine residue (Lys-781) that is strictly conserved in all bacteria. It appears that direct interactions made by the BH with other conserved features of RNAP are lost in some of the E. coli alanine substitution variants, which we infer results in conformational changes in RNAP that modify RNAP functionality.