一月两篇顶刊成果 上海科学家在基因转录终止机制研究中取得进展

图说：外切酶Rat1与Pol II形成的复合物结构 采访对象供图（下同）

新民晚报讯（记者 郜阳）遗传中心法则描述遗传信息在DNA中储存，经过RNA聚合酶传递到中间介质mRNA，随后被核糖体解码翻译成蛋白质。RNA聚合酶以DNA为模板合成RNA的过程称为基因转录，它是基因表达的第一步，也是基因表达调控的重要环节。

基因转录合成mRNA的过程分为起始，延伸和终止三个阶段。近年来mRNA起始合成和延伸的机制逐渐被揭开。然而，由于转录终止的动态和不稳定特性，其机制仍不清楚。转录终止是停止mRNA延伸、释放mRNA、并从DNA上解离的过程。正确的转录终止对mRNA的稳定性和RNA聚合酶的高效循环利用至关重要。

北京时间今天凌晨，中国科学院分子植物科学卓越创新中心/中国科学院合成生物学重点实验室张余研究组在国际顶尖学术期刊《自然》（Nature）上发表最新研究成果，揭示了酵母细胞mRNA转录终止的分子机制。值得一提的是，就在本月1日，张余研究团队还在国际顶尖期刊《细胞》（Cell）封面发表研究成果。

据介绍，真核细胞RNA聚合酶II（Pol II）的 mRNA转录终止机制非常保守，其依赖一个RNA外切酶的活性。针对真核细胞mRNA转录终止的机制已经被研究了多年，提出了包括“鱼雷”“异构”等多个模型，但是其机制尚存争议——异构模型认为，核酸外切酶结合诱导Pol II构象变化，促进mRNA自发解离；鱼雷模型认为，核酸外切酶切割下游RNA并追赶Pol II，赶上后触发mRNA解离。转录终止具体通过何种机制尚存争论。

研究团队在体外重构了外切酶终止Pol II mRNA合成的过程、并解析了外切酶结合Pol II的转录复合物三维结构。科研人员发现外切酶稳定结合在Pol II的mRNA通道外侧，直接将Pol II合成的RNA引导到外切酶的活性中心，并且外切酶的结合能够促进Pol II转录延伸因子的解离，延缓Pol II的转录延伸速率。据此，研究团队提出了外切酶介导真核细胞mRNA转录终止的分子机制。

张余介绍，该项研究成功解析了真核生物mRNA转录终止状态的复合物结构，揭示了外切酶终止Pol II mRNA合成的分子机制，对理解基因转录的工作机制具有重要意义。

图说：论文通讯作者张余（左）与第一作者曾媛

中国科学院分子植物科学卓越创新中心张余组博士生曾媛（已毕业）为论文的第一作者，张余研究员为通讯作者。本课题受到上海市基础研究特区计划，科技部重点研究计划资助。