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助力科研,全式金點突變產品FM111榮登Nature

文章信息

文章題目:Structural basis of exoribonuclease-mediated mRNA transcription termination

期刊:Nature

發(fā)表時間:2024年3月27日

主要內容:中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心/中國科學院合成生物學重點實驗室張余研究組在Nature雜志上發(fā)表了文章Structural basis of exoribonuclease-mediated mRNA transcription termination,該研究揭示了酵母mRNA轉錄終止的分子機制。研究團隊利用含有磷硫鍵修飾的不同長度RNA組裝了包含Rat1-Rai1、Pol II、DNA和RNA的轉錄終止前復合物,重構了Rat1-Rai1縮短RNA的中間態(tài)過程,并解析了上述中間狀態(tài)的復合物結構。研究團隊發(fā)現(xiàn)外切酶Rat1-Rai1穩(wěn)定結合在Pol II的RNA通道外側,能夠直接將Pol II合成的mRNA引導到其Rat1催化中心進行切割。并且,外切酶的結合位置和Pol II的轉錄延伸因子互相重疊,外切酶結合促使延伸因子Spt4/5/6解離。

原文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41586-024-07240-3

使用TransGen產品:

Fast Mutagenesis System (FM111)


圖1修改.png


研究背景

轉錄是基因表達的第一步,是調控基因表達的重要環(huán)節(jié)?;蜣D錄按照RNA的合成過程分為轉錄起始,轉錄延伸和轉錄終止三個階段。近年來轉錄起始和轉錄延伸的機制逐漸被揭開,然而轉錄終止的機制尚未闡明。

轉錄終止是指RNA聚合酶停止RNA延伸、釋放RNA并從DNA上解離的過程。正確的轉錄終止對RNA的穩(wěn)定性、RNA聚合酶的循環(huán)利用,以及基因組的穩(wěn)定性等非常重要,同時轉錄終止過程也調控基因表達和染色質狀態(tài)。

真核細胞RNA聚合酶II(RNA polymerase II,Pol II)根據(jù)合成的RNA種類主要通過兩種方式終止。第一種方式是mRNA的轉錄終止,第二個方式是non-coding RNA的轉錄終止。當Pol II轉錄pre-mRNA經(jīng)過基因末端的PAS(polyadenylation signal)位點時,pre-mRNA在PAS下游約20個堿基附近被切割并且在其3’末端添加多聚腺苷酸化修飾,隨后被轉運到細胞質進行蛋白質翻譯。而Pol II仍然往下游行進,轉錄終止一般發(fā)生距離PAS下游幾十到幾千個堿基的位置,Pol II的轉錄終止機制在真核生物中普遍保守,其轉錄終止依賴保守的5’-3’ RNA外切酶(酵母Rat1,哺乳動物XRN2,植物XRN3),然而該RNA外切酶依賴的轉錄終止機制尚未闡明。


文章概述

首先,該研究團隊提出了外切酶介導的mRNA轉錄終止的步驟:(1)外切酶與轉錄延伸因子競爭結合Pol II,減慢Pol II的延伸速率;(2)外切酶覆蓋Pol II的RNA通道出口,將Pol II轉錄的mRNA引導至催化中心;(3)外切酶通過對RNA的5’進行持續(xù)的切割縮短mRNA的長度,當mRNA被縮短到一定長度時(~20 nt),其對mRNA切割產生牽引力將對破壞RNA和Pol II的相互作用,從而將RNA從Pol II 催化中心拖拽出來,最終解離mRNA并終止Pol II 轉錄。針對真核細胞mRNA轉錄終止的機制已經(jīng)被研究了多年,提出了包括“魚雷”、“異構”等多個模型,但是其工作機制尚存爭議。研究團隊的工作表明mRNA的轉錄終止符合修正版的“魚雷”模型,Pol II類似航行的軍艦、Rat1魚雷追趕上Pol II之后,吸附在Pol II上,隨后利用其水解RNA轉化的機械力將RNA從Pol II中拖拽出來。



圖2修改后.png

外切酶Rat1介導的轉錄終止模型


最后,比較細菌、古菌和真核生物mRNA轉錄終止,研究團隊提出三域生物趨同進化,利用相似的方式終止mRNA合成。這些轉錄終止因子均結合在RNA聚合酶的RNA通道外側,真核Pol II利用Rat1的外切酶活性解離mRNA,細菌RNAP利用Rho的RNA移位酶活性解離mRNA,古菌RNAP利用FttA的外切酶活性解離mRNA。

綜上,該研究解析了真核生物mRNA轉錄終止的中間態(tài)復合物結構,并提出了真核Pol II mRNA轉錄終止的工作模型,對理解基因轉錄的工作機制和調控機制具有重要意義。 


全式金產品支撐

優(yōu)質的試劑是科學研究的利器。全式金點突變產品Fast Mutagenesis System (FM111)助力本研究。

Fast Mutagenesis System (FM111)

本產品以甲基化的質粒為模板,采用部分重疊引物 (均含突變點) 設計,使用2×TransStart? FastPfu Fly PCR SuperMix擴增,擴增產物用DMT限制性內切酶消化甲基化質粒模板后,轉化具有降解甲基化質粒模板的感受態(tài)細胞。本產品具有突變效率高,操作簡便的優(yōu)點。 自上市以來多次榮登Cell、Nature、Science等知名期刊,助力科學研究。                                                                                                                                                                   

產品特點:

  由于采用部分重疊引物 (均含突變點) 設計,使PCR呈指數(shù)擴增, 擴增產物凝膠電泳可見,擴增產物為環(huán)狀,易于轉化。

  使用2×TransStart? FastPfu Fly PCR SuperMix擴增,縮短了擴增時間,同時提高了擴增的保真性。

  利用體外限制性內切酶和體內感受態(tài)細胞降解甲基化質粒模板,突變效率更高,對照突變效率高達90%。

全式金產品再一次登上Nature期刊,證明了大家對全式金產品品質和實力的認可,也完美詮釋了全式金一直以來秉承的“品質高于一切,精品服務客戶”的理念。全式金始終在助力科研的道路上砥礪前行,希望未來能與更多的科研工作者并肩奮斗,用更多更好的產品持續(xù)助力科研。


使用Fast Mutagenesis System (FM111)產品發(fā)表的部分文章:

?   Zeng Y, Zhang H W, Wu X X, et al. Structural basis of exoribonuclease-mediated mRNA transcription termination [J]. Nature, 2024.

?   Liu X, Liu Z, Wu Z, et al. Resurrection of endogenous retroviruses during aging reinforces senescence[J]. Cell, 2023.

?   Yu Y, Tang W, Lin W, et al. ABLs and TMKs are co-receptors for extracellular auxin[J]. Cell, 2023.

?   Wang K, Zhang Z, Hang J, et al. Microbial-host-isozyme analyses reveal microbial DPP4 as a potential antidiabetic target[J]. Science, 2023.

?   Huang K, Wu X X, Fang C L, et al. Pol IV and RDR2: a two-RNA-polymerase machine that produces double-stranded RNA[J]. Science, 2021.

?   Tian Y, Chen Z H, Wu P, et al. MIR497HG‐Derived miR‐195 and miR‐497 Mediate Tamoxifen Resistance via PI3K/AKT Signaling in Breast Cancer[J]. Advanced Science, 2023.

?   Wang X, Wang Y, Cao A, et al. Development of cyclopeptide inhibitors of cGAS targeting protein-DNA interaction and phase separation[J]. Nature Communications, 2023.

?   Shi C, Yang X, Hou Y, et al. USP15 promotes cGAS activation through deubiquitylation and liquid condensation[J]. Nucleic Acids Research, 2022.

?   Chen Y G, Li D S, Ling Y, et al. A cryptic plant terpene cyclase producing unconventional 18‐and 14‐membered macrocyclic C25 and C20 terpenoids with immunosuppressive activity[J]. Angewandte Chemie, 2021.

?   You L, Shi J, Shen L, et al. Structural basis for transcription antitermination at bacterial intrinsic terminator[J]. Nature communications, 2019.


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