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DNA是遺傳信息的載體，遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄從DNA傳遞到RNA，隨后通過翻譯解碼成蛋白質(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聚合酶嚴謹識別基因的起始序列(啟動子)和終止序列(終止子)。轉(zhuǎn)錄終止過程發(fā)生異常會干擾下游基因的表達，影響DNA復(fù)制，破壞基因組穩(wěn)定性等。

細菌轉(zhuǎn)錄終止序列示意圖。中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心供圖

1月12日，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心合成生物學(xué)重點實驗室張余研究團隊和美國威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校Robert Landick團隊以及浙江大學(xué)馮鈺團隊合作，在《自然》雜志上發(fā)表論文，揭示了細菌RNA聚合酶如何識別轉(zhuǎn)錄終止序列終止轉(zhuǎn)錄的工作機制。

“RNA聚合酶在執(zhí)行基因轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄至終止序列時，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，“細菌的固有轉(zhuǎn)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(fā)卡結(jié)構(gòu)的序列和連續(xù)多聚尿苷組成。”

研究團隊捕獲了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)折疊進入RNA聚合酶內(nèi)部，促使RNA從RNA聚合酶內(nèi)部解離。

該研究發(fā)現(xiàn)細菌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RNAP內(nèi)部誘導(dǎo)RNA釋放的分子機制，從而回答了基因表達的基礎(chǔ)科學(xué)問題，拓展了人們對于基因表達的機制理解。

關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)錄終止 基因轉(zhuǎn)錄 終止序列 遺傳信息 創(chuàng)新中心