2024年10月17日，英国皇家学会院士、帝国理工学院张晓东教授应邀做客深圳湾实验室第三十七期红树林论坛，带来了题为“The macromolecular machine that opens double-stranded DNA for gene transcription: from structures to functions”的学术报告。深圳医学科学院资深研究员杨建主持，线下科研人员积极参加。
众所周知，我们的遗传信息储存在DNA中，而DNA的读取对于DNA的复制、转录以及损伤修复等过程至关重要。基因转录由多亚基蛋白复合体RNA聚合酶来执行，RNA聚合酶从细菌到人类都是保守的。RNA聚合酶利用单条DNA链作为模板合成mRNA。转录起始是将双链DNA转换为两个分离的DNA链（称为转录泡）的过程，其中一条链被传递到RNA聚合酶的活性中心，为mRNA的合成做好准备。转录起始是一个高度动态的过程，涉及多个复杂的分子相互作用。张教授团队使用了一种特殊细菌中的RNA聚合酶来进行转录起始，而这种RNA聚合酶需要使用来自多种细胞活动相关的大型ATPases（AAA+）家族的激活剂才能发挥转录活性，这些激活剂将非活性的RNA聚合酶复合物转换为具有转录活性的复合物，从而启动转录过程。张教授利用X射线晶体学和冷冻电子显微镜成像技术，捕获了转录起始过程中代表不同功能中间体的一系列结构，从而揭示这一基本过程的结构基础和分子机制。
张教授的研究表明，一种显著的大分子机器通过经历巨大的动态构象转变来操纵DNA，导致DNA打开、转录泡形成，并最终实现有效的转录。在报告中，她解释了DNA是如何被打开、稳定和传递到活性中心进行转录的，以及细菌的RNA聚合酶在这一过程中是如何适应不同机制的。并讨论了各种蛋白质结构/特征在这一过程中是如何被利用的，以及AAA+激活剂在操纵蛋白质和DNA方面显著的任务处理机制。这项研究不仅揭示了转录起始的分子机制，还为理解其它复杂的生物过程提供了重要的线索。
报告结束后，张晓东教授参观了卫光生命科学园科研场地、生物结构解析平台等，并与科研人员进行了深入的学术交流。
张晓东教授本科毕业于北京大学（核物理专业），在纽约州立大学石溪分校获得物理学博士学位，致力于开发具有化学对比度的X-射线显微镜。获得博士学位后，她转向结构生物学领域，先后在哈佛大学和帝国癌症研究基金会（现为弗朗西斯·克里克研究所的一部分）从事博士后研究。她在伦敦帝国理工学院先后晋升成讲师（2001），高级讲师（2005），大分子结构与功能教授（2008）。2011年至2014年间，她担任伦敦帝国理工学院结构生物学中心主任。2014年，她在伦敦帝国理工学院医学院帮助成立结构生物学系。最近她被调派至弗朗西斯·克里克研究所。张教授研究兴趣是探索分子机器的机制，特别是参与DNA处理的分子机器，包括转录机器和参与DNA损伤信号的机器。她的研究结合了生物物理学、X-射线晶体学和冷冻电子显微镜技术。
张晓东教授曾获得英国皇家学会沃尔夫森研究功绩奖、威康信托研究员奖和威康信托发现奖。2011年当选为英国皇家生物学会（FRSB）院士，2016年当选为欧洲分子生物学组织（EMBO）院士，2024年当选为英国皇家学会（FRS）院士。
撰稿 | 苏思沁
编辑 | 白 白
欢迎投稿、建议 | media@szbl.ac.cn
