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枯草芽孢杆菌全转录终止子图谱

Comprehensive transcription terminator atlas for Bacillus subtilis.

机构信息

Department of Biochemistry and Molecular Biology, Center for RNA Molecular Biology, Pennsylvania State University, University Park, PA, USA.

Department of Molecular Biology and Genetics and Department of Biology, Johns Hopkins University, Baltimore, MD, USA.

出版信息

Nat Microbiol. 2022 Nov;7(11):1918-1931. doi: 10.1038/s41564-022-01240-7. Epub 2022 Oct 3.

Abstract

The transcriptome-wide contributions of Rho-dependent and intrinsic (Rho-independent) transcription termination mechanisms in bacteria are unclear. By sequencing released transcripts in a wild-type strain and strains containing deficiencies in NusA, NusG and/or Rho (10 strains), we produced an atlas of terminators for the model Gram-positive bacterium Bacillus subtilis. We found that NusA and NusG stimulate 77% and 19% of all intrinsic terminators, respectively, and that both proteins participate in Rho-dependent termination. We also show that Rho stimulates termination at 10% of the intrinsic terminators in vivo. We recapitulated Rho-stimulated intrinsic termination at 5 terminators in vitro and found that Rho requires the KOW domain of NusG to stimulate this process at one of these terminators. Computational analyses of our atlas using RNAstructure, MEME suite and DiffLogo, combined with in vitro transcription experiments, revealed that Rho stimulates intrinsic terminators with weak hairpins and/or U-rich tracts by remodelling the RNA upstream of the intrinsic terminator to prevent the formation of RNA structures that could otherwise compete with the terminator hairpin. We also identified 56 putative examples of 'hybrid Rho-dependent termination', wherein classical Rho-dependent termination occurs after readthrough of a Rho-stimulated intrinsic terminator.

摘要

细菌中 Rho 依赖性和内在(Rho 独立)转录终止机制的转录组贡献尚不清楚。通过对野生型菌株和含有 NusA、NusG 和/或 Rho 缺陷的菌株(10 株)中释放的转录本进行测序,我们为模式革兰氏阳性细菌枯草芽孢杆菌生成了终止子图谱。我们发现 NusA 和 NusG 分别分别刺激所有内在终止子的 77%和 19%,并且这两种蛋白质都参与 Rho 依赖性终止。我们还表明,Rho 在体内刺激 10%的内在终止子。我们在体外对 5 个终止子中再现了 Rho 刺激的内在终止,并发现 Rho 需要 NusG 的 KOW 结构域才能在其中一个终止子中刺激该过程。使用 RNAstructure、MEME suite 和 DiffLogo 对我们的图谱进行的计算分析,以及体外转录实验,表明 Rho 通过重塑内在终止子上游的 RNA,来刺激具有弱发夹和/或 U 丰富区的内在终止子,从而防止形成可能与终止子发夹竞争的 RNA 结构。我们还鉴定了 56 个潜在的“混合 Rho 依赖性终止”的例子,其中经典的 Rho 依赖性终止发生在 Rho 刺激的内在终止子通读之后。

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