Transcriptional suppression of ribosomal DNA with phase separation.
Transcriptional suppression of ribosomal DNA with phase separation.
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DOI：
10.1126/sciadv.abb5953
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发表时间：
2020-10
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Maeshima K
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ide S;Imai R;Ochi H;Maeshima K
单分子成像和追踪揭示了核仁中的相分离如何调节 rRNA 转录。核仁是具有多相液滴的核体，用于核糖体 RNA (rRNA) 转录。 rRNA 转录如何在液滴中受到调节仍不清楚。在这里，我们利用 RNA 聚合酶 I (Pol I) 和染色质结合上游结合因子 (UBF) 的单分子追踪，揭示了相分离对转录的抑制。对于转录，活性 Pol I 形成小簇/缩合物，将 rDNA 染色质限制在核仁纤维中心 (FC) 中。用转录抑制剂处理诱导 Pol I 从 rDNA 染色质解离，并像液体一样在从 FC 转化的核仁帽内移动。与颅面疾病相关的 Pol I 突变体的表达通过与野生型 Pol I 簇竞争并将 FC 转化为核仁帽来抑制转录。帽滴排除了启动因子，确保了稳健的沉默。我们的研究结果表明，rRNA 转录抑制机制是通过由 Pol I 控制的核仁内分子的相分离来实现的。
Single-molecule imaging and tracking reveal how rRNA transcription is regulated by phase separation in the nucleolus. The nucleolus is a nuclear body with multiphase liquid droplets for ribosomal RNA (rRNA) transcription. How rRNA transcription is regulated in the droplets remains unclear. Here, using single-molecule tracking of RNA polymerase I (Pol I) and chromatin-bound upstream binding factor (UBF), we reveal suppression of transcription with phase separation. For transcription, active Pol I formed small clusters/condensates that constrained rDNA chromatin in the nucleolus fibrillar center (FC). Treatment with a transcription inhibitor induced Pol I to dissociate from rDNA chromatin and to move like a liquid within the nucleolar cap that transformed from the FC. Expression of a Pol I mutant associated with a craniofacial disorder inhibited transcription by competing with wild-type Pol I clusters and transforming the FC into the nucleolar cap. The cap droplet excluded an initiation factor, ensuring robust silencing. Our findings suggest a mechanism of rRNA transcription suppression via phase separation of intranucleolar molecules governed by Pol I.
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