今天凌晨，中科院分子植物科学卓越创新中心张余研究团队、王佳伟研究团队，以及浙江大学冯钰团队合作在《科学》杂志发表研究成果，解析了真核生物第四个RNA聚合酶Pol IV的结构，揭开了双RNA聚合酶复合物的独特构造和协同工作机制，提出了转录蛋白质机器的新工作模式。该研究成果是分子生物学和植物科学基础前沿领域的一项重大突破。

看到那个复合物结构时感叹生命的精巧

“作为科学家的乐趣之一就在于不断发现神奇。”王佳伟研究员至今记得取得这一重大发现的关键时刻，“那是某一个周末，我们终于看到了Pol IV—RDR2复合物的三维结构，那一刻直感叹生命运转的精巧、神奇。”

这个复合物及其工作机制对维持高等生物基因组的稳定发挥着重要作用。

张余研究员介绍，在高等生物的基因组中广泛存在“转座子”，它会跳来跳去，不断复制和粘贴自己的DNA，从而对基因组的稳定性构成严重威胁。

“如果任由转座子活动，基因就会产生很多变异，所以，高等生物想出了对付办法。”张余介绍，高等生物通过给转座子DNA打上一个甲基的化学烙印，抑制转座子的活动，从而维持基因组的稳定性。

为此，植物演化出了一条RNA导向的DNA甲基化途径，在该途径中，两种执行不同功能的蛋白质机器Pol IV和RDR2协作生产一段双链的向导RNA分子，随后，该向导RNA帮助植物细胞精准地给转座子DNA加上甲基化烙印。

“Pol IV和RDR2已经被发现多年，但这两种转录机器的内部构造和如何协同工作尚不明确。”张余介绍，团队通过多年坚持不懈地努力，并且开展多团队、多学科合作，终于揭开了两种转录机器的结构和工作机制。

研究成果揭示：Pol IV和RDR2很像两个分管不同RNA合成工作的“独立车间”，它们很聪明地合并在一起，并在两个原本独立的车间之间建造了一个内部通道。Pol IV合成车间生产出的单链RNA产物通过内部通道，直接传送到RDR2的合成车间，再合成双链RNA。

重大研究成果的突破来自一顿午餐

研究课题曾陷入困境，不知从哪里突破。论文第一作者、中科院分子植物科学卓越创新中心研究生黄坤一度非常焦虑，找导师张余“倾诉”，“我就这么一个研究生课题，实验已经做了几年了，明年如果还没有成果，我还能毕业吗？”

张余鼓励她再努力一把，“即使出不了成果，也不会不让毕业。”王佳伟则以轻松、幽默的方式给黄坤打气，“你再‘摇’一升细胞（意为再多培养、观察一些细胞），肯定能成功。”

科学研究的突破有时只在一瞬间。王佳伟说，那天，他和张余一起在食堂吃饭，聊起这个课题，提议能不能在研究方法上进行一下创新，构建植物悬浮细胞纯化蛋白。果然，研究取得了关键进展。

当然，这样的偶然是各种因素长期累积下的必然。张余说，研究所给了青年研究团队非常宽松的环境，不同研究团队之间有浓厚的交流氛围，上海及国家多个科研项目提供了充足的科研经费支持，加上团队的努力，取得了如今的成绩。

据悉，近30年来，植物细胞核编码的三种RNA聚合酶Pol I, Pol II和Pol III的三维结构陆续得到解析，都是欧美顶级的、规模较大的研究团队做出的，此次Pol IV由上海的研究团队做出实属不易。中科院院士、中科院分子植物科学卓越创新中心主任韩斌表示，研究所30多岁、40多岁研究员带领的年轻团队近年来做出了很多优秀科研成果，但距离国际顶尖的科研院所还需努力。

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