细菌的RNA聚合酶(RNA polymerase，RNAP)由一个多亚基的核心酶(core，α2ββω)和负责启动子识别的Sigma因子(σ)组成。作为RNAP最小的一个亚基，ω亚基广泛存在于细菌中，但是研究表明在多种细菌中该亚基是非必需蛋白。例如对模式菌大肠杆菌(Escherichia coli，Eco)RNAP的研究发现，ω亚基的缺失对Eco RNAP的组装以及转录活性均没有显著的影响。而在分枝杆菌中，不同的实验证据显示ω亚基对RNAP具有重要的作用，但是其具体功能及潜在的分子机制并不清楚。　　本研究以结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis，Mt)ω亚基为研究对象，从RNAP复合体组装以及转录过程系统分析了该亚基对Mtb RNAP功能的影响，并通过保守性分析证明ω亚基在Mtb RNAP组装和转录过程中的重要功能具有分枝杆菌种属特异性。具体研究内容包括以下3个方面:　　1.Mtbω亚基在RNAP组装过程中的功能。首先构建了Mtb RNAP core(α2ββω)的共表达质粒，然后利用Ecoli BL21(DE3)表达纯化得到纯度较高，活性较强的Mtb core。随后通过体内共纯化实验以及体外RNAP重构实验，发现在缺少ω亚基的情况下Mtb core不能正确组装，但是Eco core的复合体却可以正确组装。进一步对Mtb和Eco core的结构进行分析，发现这两种RNAP主要的差别是存在四个种属特异性的序列插入。对这些序列插入进行突变分析，发现正是由于分枝杆菌特有的Mtbβi1序列的插入，使得Mtb core的组装必须依赖于ω亚基。　　2.Mtbω亚基在RNAP转录过程中的功能。实验发现Mono Q分离到的没有ω亚基的Mtb core（命名为core P1）和纯化的Mtb core△ωω△βi1，虽然经过SDS-PAGE，分子筛和负染电镜等分析证实RNAP是正确组装的，但是活性测试显示其没有转录活性。随后利用体外添加ω亚基至Mtb core P1中和Mtb coreTEV的ω亚基切割等实验，进一步确认Mtb RNAP的转录活性依赖于ω亚基。为了探究ω亚基是如何影响Mtb RNAP转录活性的，分别利用DNase I足迹实验分析了RNAP全酶(holoenzyme，α2ββωσ)的启动子结合，解离常数测定鉴定了RNAP全酶的形成，不依赖于σ因子的转录活性实验测定了Mtb core的酶活性，EMSA实验检测了Mtb core的DNA结合。综合以上实验结果，发现ω亚基对于Mtb core结合DNA是至关重要的。　　3.Mtbω亚基功能的在分支杆菌中是保守的。通过序列比对，结构叠合以及突变分析，发现Mtbω的loop区域(65-89aa)和β亚基的C端结构域(1271-1316aa，βCTD)在Mtb RNAP的组装和转录过程中具有重要作用。序列分析发现与Mtbω相关的功能域βi1，ωloop，βCTD在分枝杆菌中是高度保守的。体外蛋白纯化和活性实验表明，ω亚基在M.tuberculosis和耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)中均具有重要的功能;而在E.coli,铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，嗜热菌(Thermus thermophilus)以及天蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor)中，ω亚基对于RNAP组装和转录过程都是非必需的。以上结果说明ω亚基在RNAP组装和转录过程中的重要功能具有种属特异性，可能仅存在于分枝杆菌中。　　综上所述，木论文揭示了ω亚基在分枝杆菌RNAP的组装以及活性中的重要功能，并首次发现分枝杆菌的ω亚基可以影响其RNAP core结合DNA模板，这使得对细菌ω亚基的功能有了新的认识。此外，本论文还发现ω亚基在RNAP的组装以及活性方面的重要功能具有种属特异性，仅存在于分枝杆菌中。这些结果表明ω亚基可以作为一个潜在的、特异性的抗结核药物靶点。