ヒトタンパク質コード遺伝子の転写終結機構のアロステリック/トルフェド機構の統一的な解明

A unified allosteric/torpedo mechanism for transcriptional termination on human protein-coding genes.

• Joshua D Eaton
• Laura Francis
• Lee Davidson
• Steven West

抄録

アロステリックモデルと魚雷モデルは、タンパク質をコードする遺伝子上で転写がどのように終結するかを説明するために30年間使用されてきました。前者は転写複合体の構造変化を介して終結を引き起こすが、後者はポリ(A)シグナル(PAS)処理の下流生成物の分解が重要であると提案している。ここでは、両モデルの特徴を取り入れた単一のメカニズムを記述する。その結果、CPSF73の急速な除去により、ゲノム全体で非常に広範な転写リードスルーが起こることを示した。これは、CPSF73が伸長複合体の改変の上流で機能し、XRN2魚雷のエントリーサイトを提供しているためである。XRN2を急速に枯渇させると、これらの事象は、プロテインホスファターゼ1（PP1）活性に裏打ちされたものとなり、その阻害により、XRN2が存在しない場合にもリードスルーが拡大することが示された。この結果は、PP1に依存して末端領域上でのポリメラーゼの速度を低下させることで、PAS処理後のXRN2によるポリメラーゼの追従・捕捉が容易になるという、アロステリック/トルピードの複合的なメカニズムを示唆している。

The allosteric and torpedo models have been used for 30 yr to explain how transcription terminates on protein-coding genes. The former invokes termination via conformational changes in the transcription complex and the latter proposes that degradation of the downstream product of poly(A) signal (PAS) processing is important. Here, we describe a single mechanism incorporating features of both models. We show that termination is completely abolished by rapid elimination of CPSF73, which causes very extensive transcriptional readthrough genome-wide. This is because CPSF73 functions upstream of modifications to the elongation complex and provides an entry site for the XRN2 torpedo. Rapid depletion of XRN2 enriches these events that we show are underpinned by protein phosphatase 1 (PP1) activity, the inhibition of which extends readthrough in the absence of XRN2. Our results suggest a combined allosteric/torpedo mechanism, in which PP1-dependent slowing down of polymerases over termination regions facilitates their pursuit/capture by XRN2 following PAS processing.

© 2020 Eaton et al.; Published by Cold Spring Harbor Laboratory Press.