Science：改写教科书!提醒Rho让RNA聚合酶掉活终止转录新机制

2020年11月29日讯/BIOON/---基因表达分为转录阶段和翻译阶段。迷信家们之前不断并不晓得在细胞中，DNA转录一旦开端，是若何被准确封闭的。

在转录进程中，一种称为RNA聚合酶的酶将本身包裹在DNA的双螺旋四周，应用一条DNA链与核苷酸婚配以构成物资的正本---一条新分解的RNA链，该RNA链的分解在转录完成后会释放出来。所发生的RNA可以发生卵白，而卵白关于一切性命都是必弗成少的，并可以在细胞内完成年夜部门任务。

就像任何连接的信息一样，RNA转录须要在准确的地位启动和停滞才有意义。50年前发明了一种叫做Rho的卵白，它具有停滞或终止转录的才能。在每本教科书中，Rho都用作模子终止子，应用它的弱小动力，与RNA联合并将它从RNA聚合酶中拉出。然则，在一项新的研讨中，来自德国柏林自在年夜学、亥姆霍兹柏林资料与动力中间和美国俄亥俄州立年夜学等研讨机构的研讨人员细心不雅察后发明，Rho无法应用教科书中描绘的机制找到须要释放的RNA。相干研讨成果于2020年11月26日在线揭橥在Science期刊上，论文题目为“Steps toward translocation-independent RNA polymerase inactivation by terminator ATPase ρ”。

图片来自Vossman/Wikipedia。 论文配合通信作者、俄亥俄州立年夜学微生物学传授Irina Artsimovitch说，“我们开端研讨Rho，并认识到它弗成能以人们告知我们的方法起感化。”

这项研讨肯定Rho不是在转录行将停止时附着在特定的RNA片断上并协助它从DNA上摆脱出来，而是在转录继续时代在RNA聚合酶上“搭便车”。Rho与其他卵白协同感化，引诱RNA聚合酶产生一系列构造改动而最终进入无活性形态，从而让RNA得以释放。

这些作者应用精细的显微镜提醒了Rho若何感化于由RNA聚合酶和两个随同它在全部转录进程中挪动的帮助卵白构成的完好转录复合体。Artsimovitch说，“这是转录终止复合体（termination complex）在任何零碎中的第一个构造，而且之前不断被以为是弗成能取得的，这是由于它分化得太快了。它答复了一个根本成绩---转录是性命的根底，然则假如不加以掌握，什么都不会起感化。RNA聚合酶自己必需是完整中性的。它必需可以制作任何RNA，包含那些受损的或许可以伤害细胞的RNA。在与RNA聚合酶一路挪动时，Rho可以断定分解的RNA能否值得制作---假如不值得，Rho就会释放它。”

关于RNA聚合酶若何胜利完成转录，Artsimovitch获得了很多主要发明。她本来并没有计划辩驳多年来对Rho在转录终止中的感化的懂得，直到她的试验室的一名本科生在从事学项目时发明了Rho的令人诧异的渐变。

众所周知，Rho可以缄默细菌中的毒力基因，实质上是让处于休眠形态，直到惹起沾染时才须要激活它们。然则这些基因没有任何已知的让Rho优先联合的RNA序列。Artsimovitch说，正由于如斯，若以为Rho只寻觅特定的RNA序列，甚至不晓得它们能否还附着在RNA聚合酶上，这是说欠亨的。

现实上，对Rho机制的迷信懂得是经过简化的生化试验树立的，这些试验往往疏忽了RNA聚合酶，这在实质上界说了一个进程若何停止，而未思索这个进程自己。

在这项研讨中，这些作者应用高温电镜捕捉了在他们的形式生物年夜肠杆菌的DNA模板上运转的RNA聚合酶的图像。这种高分辩率的可视化不雅察与高端盘算相联合，使得对转录终止停止准确建模成为能够。

Artimovitch说，“RNA聚合酶向前挪动，从而与中的数十万个核苷酸婚配。这种复合物十分波动，这是由于它必需如斯，假如RNA被释放，那么它就会丧失。但是，Rho可以在几分钟（甚至几秒钟）内让这种复合物崩溃。你可以不雅察它，但无法取得波动的复合物停止剖析。”

应用奇妙的办法在这种复合物分化之前将它捕捉，使得这些作者可以不雅察到代表转录终止门路中一系列持续步调的七种复合物，从Rho与RNA聚合酶的联合开端到完整无活性的RNA聚合酶停止。他们依据他们不雅察到的内容构建模子，然后应用和生化办法确保这些模子准确。

虽然这项研讨是在中停止的，然则Artsimovitch说，这种转录终止进程很能够会在其他性命方式中产生。

她说，“这似乎很罕见。普通来说，细胞应用来自配合祖先的相似任务机制。只需这些技能有效，它们都邑进修异样的技能。”（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

1.Nelly Said et al. . Science, 2020, doi:10.1126/science.abd1673.

2.Study revealing the secret behind a key cellular process refutes biology textbooks

https://phys.org/news/2020-11-revealing-secret-key-cellular-refutes.html