北京時間2023年1月12日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心合成生物學重點實驗室張餘研究團隊和美國威斯康辛大學麥迪遜分校Robert Landick團隊以及浙江大學馮鈺團隊合作在《自然》雜誌上發表題為“Structural basis for intrinsic transcription termination（轉錄終止的結構機制）”的研究論文，

該研究揭示了細菌RNA聚合酶如何識別轉錄終止序列終止轉錄的工作機制

。

DNA是遺傳資訊的載體，遺傳資訊透過轉錄從DNA傳遞到RNA，隨後透過翻譯解碼成蛋白質。

基因是DNA遺傳資訊的編碼單元，基因的正確解碼需要執行基因轉錄的RNA聚合酶嚴謹識別基因的的起始序列（啟動子）和終止序列（終止子）。

RNA聚合酶在執行基因轉錄時類似高速行駛的汽車，以大約每秒50個核苷酸的速度合成RNA，當RNA聚合酶轉錄至終止序列時，需要從高速延伸的狀態剎車、停止轉錄並釋放RNA。

轉錄終止過程發生異常會干擾下游基因的表達，影響DNA複製，破壞基因組穩定性等。

細菌的固有轉錄終止序列是一段大約30-50個核苷酸鹼基的序列，由能夠形成髮卡結構的序列和連續的Uridine（Polyuridine；多聚尿苷）組成。

▲細菌轉錄終止序列示意圖

研究團隊捕獲了RNA聚合酶轉錄終止的一系列中間狀態，解析了RNA聚合酶在上述轉錄終止中間狀態的冷凍電鏡三維結構。

研究發現，

轉錄終止序列的多聚尿苷使RNA聚合酶剎車，將其固定在轉錄暫停狀態，隨後RNA髮卡結構摺疊進入RNA聚合酶內部，促使RNA從RNA聚合酶內部解離。

該研究報導了細菌RNA聚合酶在基因轉錄終止序列暫停轉錄，RNA髮夾結構摺疊進RNAP內部誘導RNA釋放的分子機制。該研究回答了基因表達的基礎科學問題，拓展了人們對於基因表達的機制理解。

中科院分子植物科學卓越創新中心博士生尤琳琳（已畢業）為論文的第一作者，張餘研究員和威斯康辛大學麥迪遜分校Robert Landick教授以及浙江大學馮鈺研究員為共同通訊作者。

▲張餘研究員（左）與尤琳琳博士

作者：許琦敏

圖片：NATURE官網、中科院分子植物科學卓越創新中心提供

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