한빛사논문
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Eunho Song 1, Seungha Hwang 2, Palinda Ruvan Munasingha 3, Yeon-Soo Seo3, Jin Young Kang 2,*, Changwon Kang 3,4,* and Sungchul Hohng 1,*
1Department of Physics and Astronomy, and Institute of Applied Physics, Seoul National University, Seoul 08826, Republic of Korea
2Department of Chemistry, Korea Advanced Institute of Science and Technology, Daejeon 34141, Republic of Korea
3Department of Biological Sciences, Korea Advanced Institute of Science and Technology, Daejeon 34141, Republic of Korea
4KAIST Stem Cell Center, Korea Advanced Institute of Science and Technology, Daejeon 34141, Republic of Korea
Correspondence: Jin Young Kang, Changwon Kang, Sungchul Hohng
Abstract
Transcriptional pause is essential for all types of termination. In this single-molecule study on bacterial Rho factor-dependent terminators, we confirm that the three Rho-dependent termination routes operate compatibly together in a single terminator, and discover that their termination efficiencies depend on the terminational pauses in unexpected ways. Evidently, the most abundant route is that Rho binds nascent RNA first and catches up with paused RNA polymerase (RNAP) and this catch-up Rho mediates simultaneous releases of transcript RNA and template DNA from RNAP. The fastest route is that the catch-up Rho effects RNA-only release and leads to 1D recycling of RNAP on DNA. The slowest route is that the RNAP-prebound stand-by Rho facilitates only the simultaneous rather than sequential releases. Among the three routes, only the stand-by Rho's termination efficiency positively correlates with pause duration, contrary to a long-standing speculation, invariably in the absence or presence of NusA/NusG factors, competitor RNAs or a crowding agent. Accordingly, the essential terminational pause does not need to be long for the catch-up Rho's terminations, and long pauses benefit only the stand-by Rho's terminations. Furthermore, the Rho-dependent termination of mgtA and ribB riboswitches is controlled mainly by modulation of the stand-by rather than catch-up termination.
논문정보
- Research article
- 2023년 02월 (BRIC 등록일 2023-02-13)
- 국내 연구진
- 생명과학 > 분자생물학
관련 웨비나
![RNA 전사 종결과 관련된 새로운 동역학적 특성과 그 생물학적 기능 [Nucleic Acids Res.]](/upload/board/files/onseminar/thumb/thumb_0000528.png)
학술웨비나
RNA 전사 종결과 관련된 새로운 동역학적 특성과 그 생물학적 기능 [Nucleic Acids Res.] Rho-dependent termination은 종결 인자 Rho가 관여하는 박테리아에서의 대표적인 전사 종결(transcription termination) 과정입니다. 이 과정은 크게 세 가지 경로로 이루어져 있는데, 그동안 선행 연구에서는 Rho가 RNA 중합효소 (RNAP)에 붙어 있다가, RNA와 RNAP를 DNA에서 떼어내는 과정 (stand-by decomposing)이 가장 빠르게 일어나는 것을 생각해왔습니다. 하지만 저희 연구를 통해서, 이 stand-by decomposing이 가장 느리게 일어날 뿐만 아니라, 전사 멈춤 시간(pausing time)과도 유일하게 양(+)의 상관 관계를 갖는 것을 관측하였습니다. 이 상관관계는 NusA/NusG 인자의 유무, 경쟁 RNA의 유무, 밀집도 상승 등에 상관없이 유지되는 것도 확인하였습니다. 이렇게 pausing time과 유일하게 상관 관계를 갖는 stand-by decomposing은 리보 스위치(riboswitch)에 의해 조절되는 Rho-dependent termination에서도 중요한 역할을 한다는 사실도 발견하였습니다. 이 발견은 단순히 전사 종결과 관련해서 그 동안 예상되던 동역학적 특성과 배치되는 흥미로운 발견을 하는 데에 그치지 않고, 그런 발견이 실제 생물학적 기능이 무엇인지 발견했다는 점에서 의의가 있습니다.- 송은호(서울대학교)
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