科學家揭示基因轉錄終止機制

DNA是遺傳信息的載體，遺傳信息通過轉錄從DNA傳遞到RNA，隨后通過翻譯解碼成蛋白質。基因是DNA遺傳信息的編碼單元，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）。轉錄終止過程發生異常會干擾下游基因的表達，影響DNA復制，破壞基因組穩定性等。

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研究員張余團隊和美國威斯康辛大學麥迪遜分校Robert Landick團隊、浙江大學馮鈺團隊合作，在《自然》雜志發表論文，揭示了細菌RNA聚合酶識別轉錄終止序列，終止轉錄的工作機制。

“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、停止轉錄并釋放RNA。”張余介紹說，“細菌的固有轉錄終止序列是一段30至50個核苷酸堿基的序列，由能夠形成發卡結構的序列和連續多聚尿苷組成。”

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，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，隨后RNA發卡結構折疊進入RNA聚合酶內部，促使RNA從RNA聚合酶內部解離。

該研究報道了細菌RNA聚合酶在基因轉錄終止序列暫停轉錄，RNA發夾結構折疊進RNAP內部誘導RNA釋放的分子機制，回答了基因表達的基礎科學問題，拓展了人們對于基因表達的機制理解。