《Nature | 外切核酸酶介导的mRNA转录终止的结构基础》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-03-31
  • 2024年3月27日,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Nature上发表题为Structural basis of exoribonuclease-mediated mRNA transcription termination 的研究论文。

    转录是基因表达的第一步,是调控基因表达的重要环节。基因转录按照RNA的合成过程分为转录起始,转录延伸和转录终止三个阶段。近年来转录起始和转录延伸的机制逐渐被揭开,然而转录终止的机制尚未阐明。

    该研究揭示了酵母mRNA转录终止的分子机制。研究团队利用含有磷硫键修饰的不同长度RNA组装了包含Rat1-Rai1、Pol II、DNA和RNA的转录终止前复合物,重构了Rat1-Rai1缩短RNA的中间态过程,并解析了上述中间状态的复合物结构。研究团队发现外切酶Rat1-Rai1稳定结合在Pol II的RNA通道外侧,能够直接将Pol II合成的mRNA引导到其Rat1催化中心进行切割。并且,外切酶的结合位置和Pol II的转录延伸因子互相重叠,外切酶结合促使延伸因子Spt4/5/6解离。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41586-024-07240-3
相关报告
  • 《Nature | Integrator依赖的RNA聚合酶II终止的结构基础》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-04-06
    • 2024年4月3日,马克斯·普朗克研究所的研究人员在Nature发表题为Structural basis of Integrator-dependent RNA polymerase II termination的文章。 Integrator 复合物可以终止基因启动子近端区域的 RNA 聚合酶 II(Pol II)。以往的研究揭示了 Integrator 如何与由 Pol II、DRB 敏感性诱导因子(DSIF)和负伸长因子(NELF)组成的暂停伸长复合物结合,以及如何裂解新生 RNA 转录本1,但还没有解释 Integrator 如何将 Pol II 从 DNA 模板中移除。 该研究展示了处于不同功能状态的完整Integrator-PP2A复合物的三种冷冻电镜结构。终止前复合物的结构揭示了一个以前未解决的蝎尾状 INTS10-INTS13-INTS14-INTS15 模块,该模块可能利用其 "刺 "来打开 DSIF DNA 夹钳并促进终止。终止后复合物的结构显示,之前尚未解决的亚基 INTS3 和相关的单链 DNA 复合物传感器(SOSS)因子阻止 Pol II 在终止后与 Integrator 重新结合。处于非活性封闭构象2的游离 Integrator-PP2A 复合物结构显示,INTS6 阻止了 PP2A 磷酸酶活性位点。这些结果为 Integrator 如何分三步终止 Pol II 转录提供了一个模型,其中涉及重大的重排。
  • 《Nature | 主编辑器引导 pegRNA 反转录的结构基础》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-05-31
    • 2024年5月29日,东京大学的研究人员在 Nature 期刊发表了题为Structural basis for pegRNA-guided reverse transcription by a prime editor的文章。 由化脓性链球菌Cas9缺口酶(nSpCas9)和工程化的莫罗尼小鼠白血病病毒反转录酶(M-MLV RT)组成的质粒编辑器系统与质粒编辑引导RNA(pegRNA)合作,促进了活细胞中各种精确的基因组编辑。然而,由于缺乏结构信息,人们对主编辑引导的 pegRNA 反转录的分子机制仍然知之甚少。 该研究展示了 SpCas9-M-MLV RTΔRNaseH-pegRNA-target DNA 复合物在多种状态下的冷冻电镜结构。终止结构以及我们的功能分析显示,M-MLV RT 将反转录扩展到了预期的位点之外,导致支架衍生的结合,从而在靶基因座上造成了不希望的编辑。此外,启动前、启动和延伸状态的结构比较表明,在反转录过程中,M-MLV RT 相对于 SpCas9 保持一致的位置,而 pegRNA 合成的 DNA 杂复合物则沿着 SpCas9 的表面堆积。根据该结构见解,研究人员合理地设计了 pegRNA 变体和质粒编辑器变体,其中 M-MLV RT 与 SpCas9 融合。总之,该发现从结构上揭示了质粒编辑的逐步机制,并将为开发多功能质粒编辑工具箱铺平道路。