12月24日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心张余研究团队和王佳伟研究团队以及浙江大学冯钰团队合作在国际学术期刊《科学》（Science）上发表研究论文，率先解析了植物细胞的第四个CPU（中央处理器）构造，即Pol IV-RDR2蛋白复合物的三维结构，并提出了Pol IV-RDR2以双链DNA为模板合成双链RNA的独特分子机制。

转座子最早由1983年诺贝尔生理学及医学奖得主、美国遗传学家巴巴拉·梅克林托克在玉米基因组中发现，它在高等生物基因组中广泛存在。转座子能够在宿主基因组中“复制和粘贴”自己的DNA，以达到其自我“繁殖”的目的。转座子的活动会对基因组的稳定性构成严重威胁，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。对此植物演化出了一条RNA导向的DNA甲基化途径（植物RdDM途径）来完成DNA的甲基化工作。在该途径中，两种执行不同功能的蛋白质机器Pol IV和RDR2，它们协作生产一段双链的向导RNA分子，随后该向导RNA能够帮助植物细胞精准地给转座子DNA加上甲基化烙印。虽然PolIV和RDR2已经被发现多年，然而这两种转录机器的内部构造和如何协同工作尚未阐明。

Pol IV是植物细胞核编码的第四种RNA聚合酶，被称为植物细胞的第四个CPU，与真核生物的Pol I, Pol II和Pol III相比，其基因组转录区域、相互作用转录因子、工作方式、以及生理功能都有显著区别。近30年来，植物细胞的前三个CPU—Pol I、 Pol II、Pol III的三维结构陆续得到解析，然而Pol IV的三维结构和工作方式仍然尚未得到解答。

Pol IV和RDR2很像两个分管不同RNA合成工作的独立车间，张余研究团队和王佳伟研究团队发现，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合成车间的工作是以双链DNA为模板合成单链RNA，合成出的单链RNA产物就可以通过内部通道直接传送到RDR2的合成车间，从而RDR2能够直接以单链RNA为模板，合成双链RNA。据此，研究人员提出蛋白质机器Pol IV- RDR2复合物就像一个高效合成双链RNA的工厂，以双链DNA为模板，在蛋白机器内部传递单链RNA中间产物，连续高效地合成双链RNA。

该项研究成功解析了真核生物第四个RNA聚合酶的结构，报道了双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型工作模式。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。

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