上海科学家在基因转录终止机制研究中取得进展，成果登Nature杂志

外切酶Rat1与Pol II形成的复合物结构 受访者供图

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特性，mRNA合成终止的机制仍不清楚。转录终止是指RNA聚合酶停止mRNA延伸、释放mRNA、并从DNA上解离的过程。正确的转录终止对于基因的正常表达和RNA聚合酶的高效回收等至关重要。

2024年3月28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国际著名学术期刊Nature上发表题为“Structural basis of exoribonuclease-mediated mRNA transcription termination?”的研究论文，该研究揭示了酵母细胞mRNA转录终止的分子机制。

真核细胞RNA聚合酶II的mRNA转录终止机制非常保守，其依赖一个RNA外切酶(酵母Rat1，哺乳动物XRN2，植物XRN3)的活性，然而该RNA外切酶终止Pol II mRNA合成的分子机制尚未阐明。

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。

研究团队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。

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。

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。