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(yán)謹(jǐn)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(dá)，影響DNA復(fù)制，破壞基因組穩(wěn)定性等。

北京時間2023年1月12日，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心合成生物學(xué)重點實驗室張余研究團隊和美國威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校Robert Landick團隊以及浙江大學(xué)馮鈺團隊合作在《自然》雜志上發(fā)表題為“Structural basis for intrinsic transcription termination（轉(zhuǎn)錄終止的結(jié)構(gòu)機制）”的研究論文，該研究揭示了細(xì)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(dāng)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。細(xì)菌的固有轉(zhuǎn)錄終止序列是一段大約30-50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)的Uridine（Polyuridine；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)。研究發(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。

細(xì)菌轉(zhuǎn)錄終止序列示意圖。中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心 供圖

該研究報導(dǎo)了細(xì)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(dǎo)RNA釋放的分子機制。該研究回答了基因表達(dá)的基礎(chǔ)科學(xué)問題，拓展了人們對于基因表達(dá)的機制理解。

中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心博士生尤琳琳（已畢業(yè)）為論文的第一作者，張余研究員和威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校Robert Landick教授以及浙江大學(xué)馮鈺研究員為共同通訊作者。本課題受到中國科學(xué)院先導(dǎo)科技專項、國家重點研發(fā)計劃，上海市基礎(chǔ)研究特區(qū)計劃和上海市科技創(chuàng)新等項目的資助。