中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心張余組博士生曾媛(已畢業(yè))為論文的第一作者,張余研究員為通訊作者。本課題受到上海市基礎(chǔ)研究特區(qū)計(jì)劃,科技部重點(diǎn)研究計(jì)劃資助。
富贵乐园遺傳中心法則描述遺傳信息在DNA中儲(chǔ)存,經(jīng)過RNA聚合酶?jìng)鬟f到中間介質(zhì)mRNA,隨后被核糖體解碼翻譯成蛋白質(zhì)。RNA聚合酶以DNA為模板合成RNA的過程稱為基因轉(zhuǎn)錄,它是基因表達(dá)的第一步,也是基因表達(dá)調(diào)控的重要環(huán)節(jié)。
該項(xiàng)研究成功解析了真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄終止?fàn)顟B(tài)的復(fù)合物結(jié)構(gòu),揭示了外切酶終止Pol II mRNA合成的分子機(jī)制,對(duì)理解基因轉(zhuǎn)錄的工作機(jī)制具有重要意義。
真核細(xì)胞RNA聚合酶II(Pol II)的mRNA轉(zhuǎn)錄終止機(jī)制非常保守,其依賴一個(gè)RNA外切酶(酵母Rat1,哺乳動(dòng)物XRN2,植物XRN3)的活性,然而該RNA外切酶終止Pol II mRNA合成的分子機(jī)制尚未闡明。
2024年3月28日,中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/中國(guó)科學(xué)院合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張余研究組在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊Nature上發(fā)表題為“Structural basis of exoribonuclease-mediated mRNA transcription termination ”的研究論文,該研究揭示了酵母細(xì)胞mRNA轉(zhuǎn)錄終止的分子機(jī)制。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)外切酶穩(wěn)定結(jié)合在Pol II的mRNA通道外側(cè),直接將Pol II合成的RNA引導(dǎo)到外切酶的活性中心,并且外切酶的結(jié)合能夠促進(jìn)Pol II轉(zhuǎn)錄延伸因子的解離,延緩Pol II的轉(zhuǎn)錄延伸速率。據(jù)此,研究團(tuán)隊(duì)提出了外切酶介導(dǎo)真核細(xì)胞mRNA轉(zhuǎn)錄終止的分子機(jī)制。
然而,由于轉(zhuǎn)錄終止的動(dòng)態(tài)特性,mRNA合成終止的機(jī)制仍不清楚。轉(zhuǎn)錄終止是指RNA聚合酶停止mRNA延伸、釋放mRNA、并從DNA上解離的過程。正確的轉(zhuǎn)錄終止對(duì)于基因的正常表達(dá)和RNA聚合酶的高效回收等至關(guān)重要。
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