枯草菌の魚雷効果。RNase J1は失速した転写複合体を解決する

The torpedo effect in Bacillus subtilis: RNase J1 resolves stalled transcription complexes.

• Michaela Šiková
• Jana Wiedermannová
• Martin Převorovský
• Ivan Barvík
• Petra Sudzinová
• Olga Kofroňová
• Oldřich Benada
• Hana Šanderová
• Ciarán Condon
• Libor Krásný

抄録

RNase J1 は細菌の主要な 5'-to-3' エキソリボヌクレアーゼである。我々は、RNase J1が存在しない場合、RNAポリメラーゼ（RNAP）がDNA上で再分配され、転写出力の平行増加なしに、いくつかの遺伝子上のRNAP占有率が増加することを実証した。このことは、これらのRNAPの一部が失速した非転写複合体を表していることを示唆している。我々は、RNase J1がこれらの失速したRNAP複合体を、RNase J1が初期のRNAを分解し、RNAPと衝突して転写複合体を分解するという「魚雷」のメカニズムによって解決できることを示している。異種酵素である酵母Xrn1（5'-to-3'エキソヌクレアーゼ）は、失速した枯草菌RNAPの分解においてRNase J1よりも効率的ではなく、その効果はRNaseに特異的であることを示唆している。この結果は、RNaseが失速したRNAP複合体のゲノムワイドなサーベイランスに参加し、転写-複製の衝突を防ぐことができるという新しい一般原理を明らかにした。

RNase J1 is the major 5'-to-3' bacterial exoribonuclease. We demonstrate that in its absence, RNA polymerases (RNAPs) are redistributed on DNA, with increased RNAP occupancy on some genes without a parallel increase in transcriptional output. This suggests that some of these RNAPs represent stalled, non-transcribing complexes. We show that RNase J1 is able to resolve these stalled RNAP complexes by a "torpedo" mechanism, whereby RNase J1 degrades the nascent RNA and causes the transcription complex to disassemble upon collision with RNAP. A heterologous enzyme, yeast Xrn1 (5'-to-3' exonuclease), is less efficient than RNase J1 in resolving stalled Bacillus subtilis RNAP, suggesting that the effect is RNase-specific. Our results thus reveal a novel general principle, whereby an RNase can participate in genome-wide surveillance of stalled RNAP complexes, preventing potentially deleterious transcription-replication collisions.

© 2019 The Authors.