Mol Cell | 刘诗欣/王玲团队揭示RNA聚合酶间的碰撞介导的双向转录终止机制

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RNA聚合酶介导的转录是调控基因表达的关键步骤。转录的各个阶段包括起始、延伸和终止都需要受到严格的调控来确保生成正确的RNA产物。在E. coli中有两种被广泛认知的转录终止调控机制 【1】 ：intrinsic 终止和依赖于Rho蛋白的转录终止。然而，对E. coli全转录组RNA的测序研究发现在convergent gene pairs中普遍存在双向终止位点 (即相向的两个基因在同一处转录终止) 【2】 ，这些位点既不属于intrinsic 终止子也不属于依赖于Rho的终止，提示着一种新的终止机制的存在。

2023年3月13日，洛克菲勒大学刘诗欣团队 （共同通讯和第一作者为王玲） 在Molecular Cell上发表了文章 Head-on and co-directional RNA polymerase collisions orchestrate bidirectional transcription termination ， 揭示了RNA聚合酶间的碰撞介导的双向转录终止机制。

研究人员利用单分子荧光-光镊偶联技术搭建了可实时观测相向转录  (convergent transcription) 的实验平台 (图) 。通过荧光标记和追踪两个相向的E. coli RNA 聚合酶 (RNAP)的转录过程以及它们各自的RNA产物，研究人员发现相向的两个RNAPs之间的head-on collision能够互相帮助对方暂停在双向终止位点处 (防止各自的转录readthrough) ，而它们的解离及其RNA产物的释放则需要来自第三个RNAP (a trailing RNAP)  的co-directional collision。

图：利用单分子荧光-光镊偶联技术构建了可实时观测相向转录的平台，揭示了RNAP之间的碰撞介导了相向基因的双向转录终止。

这项工作 揭示了RNAPs之间的碰撞介导了相向基因的双向转录终止，为转录终止的调控领域增添了一种全新的机制。 该研究也为今后探索和理解在DNA或RNA上分子机器间相互碰撞发生的频率和意义开拓了新的思路。此项目中所建立的单分子实验平台能够同时追踪多种分子组分在时空上的协调与互作，为今后研究众多转录相关的动态过程 (DNA修复、RNA剪接、RNA翻译等) 奠定了技术基础。

王玲已于2022年11月全职加入南方科技大学生命科学学院。课题组将利用单分子技术的独特优势—实时、同时监测多个不同组分的动态变化—从分子水平上来研究细胞的基本生命活动（如复制，转录，修复）过程中，执行这些功能的分子机器是如何快速响应外来信号（如DNA损伤，修饰，化学小分子，相关结合蛋白等）来动态调控其组装及功能的发挥。具体研究内容请查看实验室网站：https://lingwang-lab.com/

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原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2023.02.017

制版人：十一

参考文献

1 Ray-Soni, A., Bellecourt, M. J. & Landick, R. Mechanisms of Bacterial Transcription Termination: All Good Things Must End. Annual Review of Biochemistry, Vol 85 85, 319-347 (2016). https://doi.org:10.1146/annurev-biochem-060815-014844

2 Ju, X. W., Li, D. Y. & Liu, S. X. Full-length RNA profiling reveals pervasive bidirectional transcription terminators in bacteria. Nat Microbiol 4, 1907-1918 (2019). https://doi.org:10.1038/s41564-019-0500-z

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