关键生物学基础知识：细菌DNA转录终止的新机制

这种被称为NusG的蛋白质在特定的DNA序列上暂停转录机制，以促进所谓的“内源终止”，并防止可能破坏细胞功能的不必要的转录。

一项由宾州州立大学研究人员领导的新研究表明，在细菌枯草芽孢杆菌中，NusG和相关的蛋白质NusA共同促进大约88%的内在终止子。

Zachary F. Mandell是宾州州立大学的研究生，也是论文的第一作者：“这个过程是高度协调的，以确保正确的基因在正确的时间和适当的水平表达，使细胞正常运作。我们有兴趣了解使细胞在基因组的精确位置停止转录的机制。”

基因表达的适当调节发生在三个基本阶段。首先，转录是由RNA聚合酶启动的，RNA聚合酶在被转录序列的开头与DNA结合。NusA和NusG在延伸过程中与RNA聚合酶结合，形成DNA序列的RNA拷贝。最后，转录必须在基因组的适当位置终止。

“转录终止在细菌中尤其重要，因为基因沿着基因组紧密地聚集在一起，因此如果不能在正确的位置终止转录，可能会导致不适当的基因表达，”宾夕法尼亚州立大学生物化学和分子生物学教授、研究小组负责人Paul Babitzke说。细菌的终止机制传统上被归类为“因子依赖型”，依赖于一种叫做Rho的蛋白质，或者是内在终止，它被认为是“因子独立的”。内在终止依赖于RNA发夹结构，这种结构形成于正在产生的RNA分子中，NusG和NusA都是被归类为转录因子的蛋白质，它们有助于调节基因表达，是在延伸过程中读取和转录DNA的蛋白质复合体的一部分。NusA与正在产生的RNA分子相互作用，NusG可以与DNA结合以暂停延伸。根据以前的研究，NusA被认为通过帮助RNA发夹的形成在内源性终止中发挥作用，但NusG在终止中的作用尚未确定。

为了进一步探索这两种蛋白质在内源性终止中的作用，研究小组创建了了缺乏NusA、缺乏NusG和同时缺乏NusA和NusG的细菌菌株。然后他们使用了一种他们发明的称为“Term-Seq”的技术，在这种技术中，他们可以保存和识别细菌菌株中产生的所有RNA分子的末端。然后，可以将突变菌株的RNA末端与正常功能的NusA和NusG细菌的RNA分子进行比较。

“我们发现，一些内在终止位点依赖于NusA，一些依赖于NusG，一些依赖于NusA或NusG，有些同时需要两者，”Mandel说。“我们对这两种蛋白质在内源性终止中所起的作用感到惊讶。88%的内在终止位点在某种程度上依赖于NusA或NusG。内源性终止显然不是完全‘因子独立’的”。

研究人员仍在研究Nus蛋白在转录终止中所起的确切作用。

我们认为NusA直接帮助形成内源性终止所需的发夹，并且NusG在延伸时暂停终止位点给发夹额外的时间形成。

原文检索：

Zachary F Mandell, Reid T Oshiro, Alexander V Yakhnin, Rishi Vishwakarma, Mikhail Kashlev, Daniel B Kearns, Paul Babitzke. NusG is an intrinsic transcription termination factor that stimulates motility and coordinates gene expression with NusA. eLife, 2021; 10 DOI: 10.7554/eLife.61880