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RNA 聚合酶 σ 亚基的 4 区拮抗初始转录过程中的暂停。

Region 4 of the RNA polymerase σ subunit counteracts pausing during initial transcription.

机构信息

Institut de Recherche en Infectiologie de Montpellier, Centre national de la recherche scientifique, Univ Montpellier, Montpellier, France; Institut national de la santé et de la recherche médicale, Institut de Recherche en Infectiologie de Montpellier, Montpellier, France.

Institut de Recherche en Infectiologie de Montpellier, Centre national de la recherche scientifique, Univ Montpellier, Montpellier, France.

出版信息

J Biol Chem. 2021 Jan-Jun;296:100253. doi: 10.1074/jbc.RA120.016299. Epub 2021 Jan 8.

DOI:10.1074/jbc.RA120.016299
PMID:33380428
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7948647/
Abstract

All cellular genetic information is transcribed into RNA by multisubunit RNA polymerases (RNAPs). The basal transcription initiation factors of cellular RNAPs stimulate the initial RNA synthesis via poorly understood mechanisms. Here, we explored the mechanism employed by the bacterial factor σ in promoter-independent initial transcription. We found that the RNAP holoenzyme lacking the promoter-binding domain σ4 is ineffective in de novo transcription initiation and displays high propensity to pausing upon extension of RNAs 3 to 7 nucleotides in length. The nucleotide at the RNA 3' end determines the pause lifetime. The σ4 domain stabilizes short RNA:DNA hybrids and suppresses pausing by stimulating RNAP active-center translocation. The antipausing activity of σ4 is modulated by its interaction with the β subunit flap domain and by the σ remodeling factors AsiA and RbpA. Our results suggest that the presence of σ4 within the RNA exit channel compensates for the intrinsic instability of short RNA:DNA hybrids by increasing RNAP processivity, thus favoring productive transcription initiation. This "RNAP boosting" activity of the initiation factor is shaped by the thermodynamics of RNA:DNA interactions and thus, should be relevant for any factor-dependent RNAP.

摘要

所有细胞的遗传信息都是由多亚基 RNA 聚合酶(RNAP)转录成 RNA 的。细胞型 RNAP 的基础转录起始因子通过尚未完全了解的机制刺激初始 RNA 合成。在这里,我们探索了细菌因子σ在非启动子依赖初始转录中使用的机制。我们发现,缺乏启动子结合结构域σ4的全酶在从头转录起始中无效,并在 RNA 延伸 3 到 7 个核苷酸时表现出很高的暂停倾向。RNA 3' 末端的核苷酸决定了暂停寿命。σ4 结构域稳定短 RNA:DNA 杂交体并通过刺激 RNAP 活性中心易位来抑制暂停。σ4 的抗暂停活性受其与β亚基瓣状结构域的相互作用以及σ重塑因子 AsiA 和 RbpA 的调节。我们的结果表明,σ4 存在于 RNA 出口通道内,通过增加 RNAP 的进程性来补偿短 RNA:DNA 杂交体的固有不稳定性,从而有利于有性转录起始。起始因子的这种“RNAP 增强”活性由 RNA:DNA 相互作用的热力学决定,因此应该与任何依赖因子的 RNAP 都相关。

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