清華新聞網(wǎng)3月16日電 隨著技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的沒(méi)有明顯編碼能力的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物被檢測(cè)出來(lái)，并且被統(tǒng)稱(chēng)為普遍轉(zhuǎn)錄本（pervasive transcripts，PTs）。增強(qiáng)子RNA（enhancer RNA，eRNA）和啟動(dòng)子上游轉(zhuǎn)錄本（promoter upstream transcript，PROMPT）是其中重要的組成部分。雖然eRNA和PROMPTs與mRNA的轉(zhuǎn)錄起始的調(diào)控非常類(lèi)似，由以RNA聚合酶II（Pol II）為中心的轉(zhuǎn)錄機(jī)器轉(zhuǎn)錄，但是普遍轉(zhuǎn)錄本的轉(zhuǎn)錄終止與mRNA非常不同。它們的3’末端的形成是由Integrator復(fù)合物介導(dǎo)。這一機(jī)制導(dǎo)致PTs的3’末端沒(méi)有polyA，因此轉(zhuǎn)錄本非常不穩(wěn)定，合成之后很快被降解。
RNA聚合酶Ⅱ相關(guān)因子1復(fù)合體（RNA polymerase II-associated factor 1 complex，PAF1C）是真核生物中一類(lèi)重要的轉(zhuǎn)錄延伸因子。其廣泛的參與了編碼基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，并在組蛋白修飾以及染色體結(jié)構(gòu)維持等方面也具有重要作用。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院陳默研究員課題組發(fā)現(xiàn)PAF1C在eRNA和PROMPT的3’末端加工過(guò)程中具有重要作用。該研究成果以“PAF1復(fù)合物促使PTs的3’末端加工”（The PAF1 complex promotes 3’processing of pervasive transcripts）為題發(fā)表在3月15號(hào)新一期《細(xì)胞·報(bào)道》（Cell Reports）雜志上。
陳默課題組發(fā)現(xiàn)PAF1C的缺失可以導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)eRNA和PROMPT的積累，但是它們轉(zhuǎn)錄水平并沒(méi)有明顯的提高。隨后研究人員發(fā)現(xiàn)eRNA和PROMPT在PAF1缺失條件下有明顯的延長(zhǎng)現(xiàn)象，說(shuō)明PAF1C在其轉(zhuǎn)錄終止和3’末端加工過(guò)程中具有重要作用。為探究具體機(jī)制，研究人員通過(guò)免疫沉淀-質(zhì)譜聯(lián)用（IP-MS）發(fā)現(xiàn)PAF1C與Integrator complex間存在相互作用，而Integrator缺失復(fù)制PAF1C缺失表型。進(jìn)一步的研究表明PAF1C可以將Integrator招募至染色質(zhì)以完成對(duì)PTs的切割進(jìn)而誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄的終止，且PAF1C的缺失導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄終止將依靠切割和多腺苷酸化復(fù)合體（cleavage and polyadenylation complex，CPA complex）來(lái)完成（圖1）。有意思的是，不僅僅在非編碼區(qū)，在編碼區(qū)，PAF1C也招募Integrator，且在啟動(dòng)子近端停頓（promoter-proximal pausing）的下游1kb左右促進(jìn)轉(zhuǎn)錄終止，這對(duì)早期聚合酶延伸復(fù)合體起到了質(zhì)檢的作用。值得注意的是，雖然近期徐彥輝教授組和Cramer組分別解析了Integrator和paused elongation complex（PEC）的結(jié)構(gòu)且證實(shí)在pause sites Integrator的招募機(jī)制，但是pervasive transcripts比pause site產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄本長(zhǎng)，其中位長(zhǎng)度大約1.6k堿基，所以PEC對(duì)于Integrator的招募并不足以解釋Integrator在pervasive transcripts的招募。
圖1. PAF1C通過(guò)Integrator調(diào)控pervasive transcripts轉(zhuǎn)錄終止
上述研究通過(guò)分子生物學(xué)，生物化學(xué)和各類(lèi)轉(zhuǎn)錄組學(xué)手段，首次證實(shí)PAF1C招募Integrator至PTs進(jìn)行3’末端形成。此外此研究創(chuàng)新性地定義了普遍轉(zhuǎn)錄本的轉(zhuǎn)錄終止位點(diǎn)調(diào)控新機(jī)制。
清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院陳默研究員為本論文的通訊作者。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院2015級(jí)博士生柳新宏、2018級(jí)博士生郭子瑋和韓晶為本論文的共同第一作者。清華大學(xué)基因測(cè)序與分析平臺(tái)以及蛋白質(zhì)化學(xué)與組學(xué)平臺(tái)為本研究工作提供了重要幫助。本項(xiàng)目得到了清華-北大聯(lián)合中心，科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃以及國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的共同資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.110519
供稿：醫(yī)學(xué)院
題圖設(shè)計(jì)：趙存存
編輯：李華山
審核：呂婷
