The boundary of transcription units is defined by the sites at which RNA synthesis is initiated and terminated. Much is known about initiation of RNA synthesis and elongation of transcription, but transcription termination is far less well defined in eukaryotic system. To identify the transcription termination elements in mouse gastrin gene, we examined RNA transcripts after stable transfection of gastrin expression plasmids into the NIH3T3 cell line.
GT-repeat region at the 3' flanking sequence of mouse gastrin gene acted as a transcription terminator. The polyadenylation signal was not required for the transcription termination of mouse gastrin gene. When the GT-repeat unit was deleted from its site, the effect of termination disappeared. Further experiment, using serial deletion mutants, revealed that the 56-38 nucleotides upstream region from GT-repeat unit also participated in transcription termination.
Studies with purified RNA polymerase II and dC-tailed template bearing GT-repeat unit identified that this sequence was not recognized as intrinsic termination signal by RNA polymerase II. The suggestion that recognition for termination may involve nuclear factor(s) received substantial support from the gel retardation studies. In DNA-mobility shift assay, nuclear factor bound sequence-specifically at the GT-repeat unit.
We suggest possible model for RNA polymerase II transcription termination in mouse gastrin gene. The terminator structure was composed of three elements. The upstream region might be recognized as a pause site by the RNA polymerase II. So that its ability to elongate efficiently would be impaired. And DNA-binding factor(s) bound to GT-repeat unit and induced an abnormal DNA structure, like as DNA bend or Z-DNA. The abnormal DNA structure might function as a blockage of transcribing complex processivity.
DNA에서 RNA를 합성하는 전사과정에 있어서 합성의 시작 (initiation)과 연장 (elongation) 과정에서의 조절기작은 많이 알려져 있다. 그러나 전사종결에 관해서는 알려진 바가 그리 많지 않다. 생쥐 가스트린 유전자에서 전사종결에 관여하는 인자들을 확인하기위하여, 가스트린 발현 벡터들을 NIH3T3 동물세포주에 stable transfection한 후 발현된 RNA들을 조사하였다.
생쥐 가스트린 유전자에 있어서 poly(A) 첨가신호에서 286-331 nucleotides 뒷 부분에서 발견된 GT-반복구조 부분이 전사종결 인자로 작용하였다. 이 경우 poly(A) 첨가 신호는 전사종결에 관여하지 않았다. GT-반복 단위만이 제거되었을 때, 전사종결 효과가 사라졌다. 또한 poly(A) 첨가 신호로부터의 순차적인 절단을 통해 GT-반복 단위의 56-38 nucleotide 윗 부분도 전사종결에 관여함이 밝혀졌다.
순수정제된 RNA polymerase는 in vitro 실험에서 단독으로 GT-반복 구조 부분을 전사종결 신호로 인지하지 못하였다. 이는 RNA 중합효소가 GT-반복 구조 부분을 전사종결체로 인지하기위해서는 다른 trans-acting factor (nuclear factor)가 필요하다는 것을 시사해준다. 이러한 생각은 gel retardation assay를 통해 GT-반복 단위에 특이적으로 결합하는 factor가 있다는 결과가 뒷받침해준다.
이러한 결과들을 통해 생쥐 가스트린 유전자의 경우에 RNA polymerase II가 어떻게 전사종결 신호를 인지하는지에 대한 가능한 model을 세울 수 있다. 생쥐 가스트린 유전자의 전사종결체는 세 가지 요소로 구성되어 있다. 첫번째는 RNA polymerase II에 의해 pausing signal로 인지되는 윗쪽 부분이다. 두번째는 pausing signal 아래쪽에 존재하며 특이적인 DNA-binding factor(s)가 결합하는 부분이고, 세번째는 여기에 결합하는 DNA-binding factor(s)이다. 이 factor(s)에 의해 유발될 가능성이 있는 Z-DNA 또는 DNA bending과 같은 독특한 DNA 구조에 의하거나, 혹은 이 factor(s)와 transcription complex 사이의 직접적인 상호작용에 의해 전사종결이 유발될 것으로 사료된다.
