以下文章来源于mLife Journal ，作者莫日根等
内蒙古大学莫日根教授和范丽菲副教授团队与奥斯陆大学Kirsten Skarstad教授合作的文章“A DnaA-dependent riboswitch for transcription attenuation of the his operon”在mLife 正式上线。该研究发现复制起始蛋白DnaA调节his操纵子结构基因但并不调控前导基因hisL转录；DnaA通过rDnaA boxes（RNA分子上DnaA结合位点）与转录衰减调控区HisL-SL RNA相互作用而增强his操纵子转录衰减；该机制在革兰氏阴性菌中保守。该文提出了DnaA依赖的his操纵子转录衰减核糖开关模型。
此前转录衰减模型研究表明：在特定氨基酸丰富时，其操纵子调控区RNA形成茎环结构衰减子，从而终止转录；当缺失氨基酸时，正在翻译的核糖体滞留在前导基因mRNA而阻止形成衰减子，其结构基因得以转录而合成氨基酸。然而，尚未发现蛋白质参与转录衰减调控的证据。现有文献显示该模型适用于色氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、亮氨酸和组氨酸操纵子的转录调节。
1. DnaA蛋白通过与HisL-SL RNA互作调节his操纵子转录衰减
该研究以大肠杆菌his操纵子为对象，研究了转录衰减分子机制，发现his转录衰减依赖复制起始蛋白DnaA和his转录调控区HisL-SL (hisL-stem loop region) RNA；DnaA调控结构基因但并不调控前导基因hisL转录。在此基础上，通过RNA IP（immunoprecipitation）技术，该研究发现HisL-SL RNA与DnaA共沉淀，但并不与gapA-RNA共沉淀（图1A）。有趣的是，HisL-SL RNA含有rDnaA-box1、2、3和4，而gapA-RNA中不存在rDnaA-box，与RNA IP结果一致；HisL-SL RNA的rDnaA-boxes在革兰氏阴性菌中保守。缺失rDnaA-box 1、2和3减弱HisL-SL RNA与DnaA的互作而提升his操纵子的转录，缺失rDnaA-box 4并不影响其与DnaA的互作和转录（图1C、D）。
图1 DnaA蛋白体内与HisL-SL RNA互作，缺失rDnaA-box 1、2和3减弱其互作和转录衰减
2. 额外tRNAHis对his操纵子转录衰减的增强作用依赖DnaA和HisL-SL RNA
研究发现，额外tRNAHis在野生型细胞、ΔhisL、ΔhisL-SL和 dnaAA345S突变体中均降低his操纵子的转录（图2A），说明额外tRNAHis强化his操纵子的衰减。在ΔhisL dnaAA345S和ΔhisL‐SL dnaAA345S双突变细胞中，额外tRNAHis对his操纵子转录没有显著影响（图2A），结果说明，tRNAHis抑制作用依赖于DnaA和His-SL RNA。破坏hisL基因5'区SD序列和基因起始密码子，在His密码子前植入终止密码子都会强化his操纵子衰减（图2B，C）。综上所述，该研究提出了染色体复制起始蛋白DnaA依赖的his操纵子转录衰减核糖开关模型（图2D）。该模型认为DnaA与his调控区RNA的rDnaA-boxes结合而确保EF衰减子的形成，反之亦然。同时，核糖体和tRNAHis装载在his操纵子转录衰减方面发挥作用。
图2 额外tRNAHis对his操纵子转录衰减的增强作用
依赖于DnaA和HisL-SL RNA—DnaA介导的转录衰减核糖开关模型
目前《分子生物学》教科书中的转录衰减机制认为：操纵子前导肽基因mRNA和调控区RNA与核糖体的互作而改变其RNA茎环结构，进而形成或去除转录衰减子；其中，特定的氨基酸浓度发挥“开关”作用。然而，该研究结果显示DnaA蛋白与his操纵子调控区RNA的互作在转录衰减中发挥 “开关”作用。更有趣的是，在没有外源氨基酸的培养基中，填加组氨酸并不改变his操纵子的转录，其原因有待进一步研究。
引用本论文： Yao Y, Sun H, Wurihan, Gegeheng, Gezi, Skarstad K, et al. A DnaA‐dependent riboswitch for transcription attenuation of the his operon. mLife. 2023; 2: 126–140.
原文链接：https://doi.org/10.1002/mlf2.12075
第一作者
姚远 副研究员
作者单位：内蒙古大学
作者简介：内蒙古大学生命科学学院、内蒙古医科大学硕士研究生导师，内蒙古生物化学与分子生物学会常务理事，内蒙古医师协会神经内科分会青年副主任委员。主要从事微生物适应环境机制和脑卒中发病机制等方向的研究。
通讯作者
莫日根 教授
作者单位：内蒙古大学生命科学学院
作者简介：博士，博士生导师,《中国细胞生物学学报》《中国生物化学与分子生物学报》编委。主要研究大肠杆菌DNA复制与基因组稳定和基因表达调控，主持国家自然科学基金项目6项，发表学术论文60余篇。发现并揭示复制起始蛋白DnaA依赖的转录衰减新型核糖开关；揭示DnaA对DNA复制、损伤和基因表达的调控机制；揭示基因表达的空间调控新模式。
通讯作者
范丽菲 副教授
作者单位：内蒙古大学生命科学学院
作者职称：副教授
作者简介：博士，硕士研究生导师，内蒙古生物化学与分子生物学会副理事长。主要研究DNA复制与肿瘤发生和Rho小G蛋白与肿瘤的迁移与浸润。主持国家自然科学基金项目2项，在J Autoimmunity、mLife等期刊发表论文30余篇，首次揭示了小G蛋白Rif参与细胞先天性免疫应答的分子机制。
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