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科學(xué)家揭示基因轉(zhuǎn)錄終止機(jī)制
DNA是遺傳信息的載體，遺傳信息通過(guò)轉(zhuǎn)錄從DNA傳遞到RNA，隨后通過(guò)翻譯解碼成蛋白質(zhì)。基因是DNA遺傳信息的編碼單元，基因的正確解碼需要執(zhí)行基因轉(zhuǎn)錄的RNA聚合酶嚴(yán)謹(jǐn)識(shí)別基因的的起始序列（啟動(dòng)子）和終止序列（終止子）。轉(zhuǎn)錄終止過(guò)程發(fā)生異常會(huì)干擾下游基因的表達(dá)，影響DNA復(fù)制，破壞基因組穩(wěn)定性等。
1月12日，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員張余團(tuán)隊(duì)和美國(guó)威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校Robert Landick團(tuán)隊(duì)、浙江大學(xué)馮鈺團(tuán)隊(duì)合作，在《自然》雜志發(fā)表論文，揭示了細(xì)菌RNA聚合酶識(shí)別轉(zhuǎn)錄終止序列，終止轉(zhuǎn)錄的工作機(jī)制。
“RNA聚合酶在執(zhí)行基因轉(zhuǎn)錄時(shí)類似高速行駛的汽車，以大約每秒50個(gè)核苷酸的速度合成RNA，當(dāng)RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄至終止序列時(shí)，需要從高速延伸的狀態(tài)剎車、停止轉(zhuǎn)錄并釋放RNA。”張余介紹說(shuō)，“細(xì)菌的固有轉(zhuǎn)錄終止序列是一段30至50個(gè)核苷酸堿基的序列，由能夠形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)的序列和連續(xù)多聚尿苷組成。”
研究團(tuán)隊(duì)捕獲了RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止的一系列中間狀態(tài)，解析了RNA聚合酶在上述轉(zhuǎn)錄終止中間狀態(tài)的冷凍電鏡三維結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄終止序列的多聚尿苷使RNA聚合酶剎車，將其固定在轉(zhuǎn)錄暫停狀態(tài)，隨后RNA發(fā)卡結(jié)構(gòu)折疊進(jìn)入RNA聚合酶內(nèi)部，促使RNA從RNA聚合酶內(nèi)部解離。
該研究報(bào)道了細(xì)菌RNA聚合酶在基因轉(zhuǎn)錄終止序列暫停轉(zhuǎn)錄，RNA發(fā)夾結(jié)構(gòu)折疊進(jìn)RNAP內(nèi)部誘導(dǎo)RNA釋放的分子機(jī)制，回答了基因表達(dá)的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，拓展了人們對(duì)于基因表達(dá)的機(jī)制理解。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-022-05604-1
