1月12日，中国科学院份子动物科学卓着立异中央合成生物学重点试验室张余研究团队、美国威斯康辛年夜学麦迪逊分校Robert Landick团队与浙江年夜学冯钰团队互助，于《天然》（Nature）上，揭晓题为Structural basis for intrinsic transcription termination的研究论文。该研究捕捉了细菌固有转录终止的中间状况冷冻电镜布局，展现了细菌RNA聚合酶辨认转录终止序列、住手转录、解离RNA的份子机制。

转录是基因表达的第一步，是遗传中央规则的主要构成。RNA聚合酶以DNA为模板举行的转录分为转录肇始、转录延长以及转录终止三个阶段。RNA聚合酶的转录终止经由过程两种路子发生：一是依靠在终止因子的转录终止；二是不依靠在终止因子的转录终止，也称固有转录终����Ϸapp止。固有转录终止是病毒、细菌以及真核生物RNA聚合酶守旧的转录终止体式格局。细菌固有转录终止是RNA聚合酶转录至终止序列时自觉住手转录的转录终止体式格局，不依靠在转录终止Rho卵白，于是又称不依靠Rho因子的转录终止。细菌的固有转录终止序列由富含GC的发卡布局和紧随其后的U-tract序列构成（图1）。

于转录终止环节，RNA聚合酶需要从高速的延长状况（～50 碱基/秒）紧迫刹车住手转录，随后RNA聚合酶迅速发生构象变迁，RNA以及DNA从高度不变的RNAP-DNA-RNA复合物解离。因为转录终止具备高度动态以及且反映迅速的特性，是以剖析转录终止的布局以及份子机制具备较浩劫度。科研团队自创既往结果，拆分了转录终止序列，捕捉了三个要害的转录终止中间态布局。研究团队剖析了只包罗U-tract序列的TTC-pause布局发明，包罗U-tract序列的RNA-DNA杂合双链出现非活性构象，制止NTP进一步联合，促使转录暂停。随后，研究职员剖析了包罗U-tract序列以及部门RNA发卡布局的TTC-hairpin布局发明，RNA发夹折叠进RNA聚合酶内部，引诱RNA聚合酶发生构象变迁，减弱了RNA聚合酶以及RNA-DNA杂合双链的彼此作用。进一步，生化试验证实，上述构象变迁促使转录泡的两条DNA单链闭合，进一步粉碎RNA-DNA杂合双链布局，促成RNA解离。末了，研究于转录暂停复合物中增添antisense RNA模仿造成完备的发卡布局并引诱转录终止，剖析了TTC-release布局。该布局捕捉了转录终止发生历程中RNA已经解离但DNA仍联合于RNA聚合酶的中间状况。

基在上述转录终止要害中间状况的三维布局以及生化试验成果，该研究提出了固有转录终止的四个反映步调，即 DNA-rewinding triggered RNA release RNA解离机制（图2） 转录暂停（TTC-pause）：转录终止子的U tract序列引诱催化中央的RNA-DNA 杂合双链呈半移位状况（RNA已经移位，但DNA未移位），制止NTP的增添并引诱转录暂停；发夹入侵（TTC-hairpin）：RNA发夹折叠进入RNA聚合酶内部，盘踞RNA通道，引诱RNA聚合酶布局域构象变迁，并减弱RNAP以及RNA-DNA杂合双链的彼此作用；转录泡DNA闭合（TTC-rewinding）：转录泡的两条DNA单链碱基从头配对于，进一步粉碎RNA-DNA杂合双链；RNA解离（TTC-release）：RNA聚合酶开释RNA，仍可以于基因组上自游滑动，终极解离或者者滑动至启动子DNA最先下一轮转录。

该研究报道了细菌固有转录终止要害中间态的冷冻电镜布局，还原了细菌固有转录终止的全历程，回覆了细菌RNA聚合酶怎样辨认转录终止序列、暂停转录、开释RNA的份子机制。该研究拓展了人们对于在转录终止的熟悉。该结果提出的 DNA-rewinding triggered RNA release 机制为真核RNA聚合酶的转录终止机制提供了参考。

研究事情中科院战略性先导科技专项、国度重点研发规划、上海市根蒂根基研究特区规划、上海市科技立异步履规划等的撑持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05604-1

图1.细菌基因转录示用意和经典的细菌转录终止子序列示用意

图2.细菌固有转录终止机制模子

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