真核生物基因转录可分为起始，延伸和终止过程。其中终止过程涉及聚合酶减慢速度至停止，然后从基因组上解离。但相关研究比较有限，没有明确的分子机制模型。

 2021年11月21日，我院徐彦辉团队在Nature Communications杂志在线发表题为Structural insights into RNA polymerase III-mediated transcription termination through trapping poly-deoxythymidine的研究成果，报道RNA聚合酶III转录终止机制。

 该研究解析了3.6 Å分辨率的人源 Pol III转录终止前复合物（PTC）的三维结构，结合生化分析，揭示了Pol III独特的转录终止机理。为研究转录终止打开了一个突破口并提供了研究的新思路。该工作是徐彦辉课题组前期人源Pol III延伸复合物结构研究的延续（Cell Research，2021）。

 RNA聚合酶Pol III负责转录合成tRNA、5S rRNA、U6 RNA等其他非编码小RNA。Pol III是真核生物中组成最为复杂的聚合酶，包含17个亚基，可分为结构保守的催化核心模块和外周调控模块。临床试验证明，Pol III的突变和异常组装会导致特雷彻·柯林斯综合征、异染性脑白质营养不良、贝克威斯韦德曼氏症等疾病的发生。Pol III转录的准确终止对基因的表达调控起着至关重要重要的作用，其失调可导致基因的异常转录。大量的研究表明，与Pol I和Pol II性对复杂的终止过程不同，Pol III终止是由DNA非模版链（non-template）上连续的4～7个脱氧胸腺嘧啶核苷（dT）介导的。然而Pol III如何特异识别poly-dT而造成转录停止，分子机制尚不清楚。

人源RNA聚合酶III PTC的冷冻电镜结构

 课题组巧妙利用DNA-RNA 杂交核酸链捕捉到Pol III PTC复合物。PTC结构展示了poly-dT结合在Pol III聚合酶的protrusion和lobe结构域之间的狭窄通道中。其中poly-dT上的甲基通过疏水作用被fork loop1（FL1）特异性识别，poly-dT上的磷酸通过氢键网络结合在lobe上。这种双性的紧密相互作用将lobe拉向protrusion，形成狭窄通道和阻碍非模版链迁移的门控系统。Poly-dT的结合也介导了活性中心fork loop2（FL2）的构象变化。在PTC复合物中，FL2稳定了转录叉（transcription fork）的模版链和非模版链，进一步阻止了转录过程中模版的迁移。

 上述结构分析展示了Pol III从转录延伸到终止的动态过程，通过对比Pol I和Pol II延伸复合物结构，揭示了Pol I和Pol II不能在poly-dT上终止的分子机理，提出“two-gates prevention”的Pol III特异的转录终止机制模型。

 复旦大学附属肿瘤医院侯海峰副研究员，博士生李妍，汪默，博士后刘爱军为本文共同第一作者，徐彦辉研究员为通讯作者。复旦大学电镜中心对上述研究的数据收集给予了重要支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-26402-9