转录终止和衰减

转录终止是RNA聚合酶停止合成并释放已完成的RNA和模板的步骤，它决定了转录本的终点。衰减是一种相关的调控策略，在细菌中尤为突出，其中前导区内的过早终止会根据细胞条件调整下游基因的转录量。

Definition

转录终止是RNA聚合酶停止RNA合成并从DNA模板上解离，释放转录本的过程；衰减是通过在聚合酶到达结构基因之前受控地过早终止转录来调节基因表达的过程。

Scope

本主题涵盖了终止转录的机制，包括细菌的内在（发夹依赖性）和Rho依赖性终止，真核生物中与3'端裂解和聚腺苷酸化偶联的终止，以及包括衰减和抗终止在内的调控性过早终止。它以参考教育的水平而非临床指导来阐述这些机制。

Core questions

• 什么信号告诉RNA聚合酶停止并释放其转录本？
• 细菌如何利用过早终止（衰减）来调节基因表达？
• 真核生物的终止如何与RNA 3'端的加工偶联？

Key concepts

• 内在（发夹依赖性）终止
• Rho依赖性终止
• 衰减和前导肽
• 抗终止
• 核糖开关
• 3'端裂解和聚腺苷酸化
• 聚合酶暂停

Mechanisms

在细菌中，内在终止子形成一个富含GC的RNA发夹结构，其后是富含尿嘧啶的序列，从而使延伸复合物不稳定；而Rho依赖性终止则利用Rho解旋酶沿着转录本移动并使聚合酶脱离；抗终止因子可以克服这些信号。衰减通过让前导区中的替代RNA二级结构促进或阻止终止子的形成来调节表达，这通常与短前导肽的翻译或核糖开关对小分子的感知偶联。在真核生物中，蛋白质编码基因的终止与聚腺苷酸化信号的识别和新生RNA的裂解偶联，此后聚合酶被释放；在所有系统中，聚合酶的暂停与终止发生的位置和是否发生密切相关。

Clinical relevance

终止和衰减机制被研究作为抗菌药物的靶点和调控变异的来源；缺陷的3'端形成和异常终止可能扰乱疾病中的基因表达。本条目是对机制的参考性描述，并非治疗决策的依据。

History

衰减是通过对细菌氨基酸生物合成操纵子的研究定义的，它建立在1961年操纵子模型的调控逻辑之上，而内在和Rho依赖性终止的机制则通过细菌转录生物化学得以确立。在真核生物中，关于3'端加工的研究将终止与聚腺苷酸化联系起来，现代综述则综合了终止、抗终止和延伸控制。

Key figures

• Charles Yanofsky
• Nick J. Proudfoot
• Irina Artsimovitch
• John T. Lis

Seminal works

• santangelo-artsimovitch-2011
• proudfoot-2011

Frequently asked questions

内在终止和Rho依赖性终止有什么区别？

内在终止依赖于RNA发夹结构和富含尿嘧啶的序列，它们自身就能使聚合酶不稳定，而Rho依赖性终止则需要Rho蛋白将聚合酶从模板上拉下。

衰减如何调节基因？

衰减允许细胞通过前导区中的替代RNA结构进行选择，决定转录是提前终止还是继续进入结构基因，从而根据氨基酸可用性等条件调整表达。