从单个RNA聚合酶分子的观察中获得的转录终止的非平衡机制

特定终止子DNA序列处的转录停止被病毒、细菌和真核生物用于调节下游基因的表达，但转录终止的机制尚不明确。为了阐明肠道细菌内源性终止子的终止动力学机制，我们使用单分子光学显微镜技术观察在体外表面固定的大肠杆菌RNA聚合酶（RNAP）分子的行为。一分子RNAP在经典内源性终止子处停留约64秒，然后释放DNA，这意味着转录复合体形成了无法延伸的（暂停的）中间体，这些复合体会终止，而不会读取终止子。对暂停时间的分析建立了一个完整的最小终止机制，在该机制中，暂停中间体的形成既是必要的也是充分的，以诱导RNAP在终止子处释放。数据表明，内源性终止子通过一种非平衡过程发挥作用，其中终止子的有效性由转录复合体的核苷酸添加速率和进入暂停状态的相对速率决定。