2019年5月27日，Nucleic Acids Research在线发表了中科院分子植物卓越创新中心/植物生理生态研究所中科院合成生物学重点实验室张余研究组题为“Structures and mechanism of transcriptioninitiation by bacterial ECF σ factors”的研究论文。该工作是张余研究组在今年早期工作的延续（Li etal., Nature communications 2019）。本文主要研究了细菌ECF σ因子的结构、ECF σ因子特异性识别启动子DNA序列、以及ECFσ因子起始转录的分子机制，重点探讨了ECF σ因子的σ2/σ4 linker区域的结构与功能。

       细菌基因转录首先需要DNA-directedRNA polymerase (RNAP)与转录起始σ因子形成RNA聚合酶全酶，随后RNAP全酶识别启动子DNA,打开双链DNA形成转录泡，起始RNA合成。细菌的基因表达主要由转录起始σ因子调控。其中看家σ因子负责细菌基本生命活动的基因表达。而Extra-CytoplasmicFunction (ECF) σ因子主要负责响应环境以及胞内信号，开启特异的基因表达程序。

       研究中，作者解析了细菌两个ECF σ因子与RNAP的转录起始复合物，包括大肠杆菌σE（EcσE-RPo）和结核分枝杆菌的σH/E（MtbσH/E-RPo）。结构显示ECFσ因子和看家σ因子与RNAP的相互作用方式类似，识别启动子DNA的方式类似，但是打开启动子双链的机制不同。ECFσ因子的σ2/σ4 linker区域伸入到RNAP的催化活性中心，稳定单链的模板链DNA。因为ECFσ因子的σ2/σ4 linker区域之间没有任何的序列保守性，并且和看家σ因子的相应区域序列完全不同，作者对ECF σ因子的σ2/σ4 linker区域进行了深入研究，通过预测27,670条ECFσ因子的σ2/σ4 linker的二级结构，发现该区域虽然在一级蛋白序列上没有相似性，但是却在二级结构上保守，很可能均以相同的方式和RNAP相互作用。随后作者证明了σ2/σ4linker在解开DNA双链，起始RNA合成，以及脱离启动子DNA进入转录延伸等过程中发挥重要功能。

       论文第一作者为张余研究组方城力博士和李玲婷博士。阿卜杜拉国王科技大学王晟，浙江大学医学院冯钰研究员以及张余研究员是该论文的通讯作者。