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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。中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心供圖

1月12日，中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心合成生物學重點實驗室張余研究團隊和美國威斯康辛大學麥迪遜分校Robert Landick團隊以及浙江大學馮鈺團隊合作，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RNA釋放的分子機制，從而回答了基因表達的基礎(chǔ)科學問題，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