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“基因下游”（DoG）RNA是指在大約10％的宿主基因下游产生的RNA轉錄本，与其上游RNA相連 [1]。DoG的定義是在哺乳動物細胞中，转录终止位点（TES）的多聚腺苷酸信号（PAS）后，5 ~200 kb的RNA序列[1]。由于其长度较长，DoG常常與其他下游轉錄單元重疊，被称为读入基因（图1）[2, 3]。
圖1.：在正常條件下，转录产生正常的mRNA，并没有读入转录的现象。细胞压力可以诱导“基因下游”转录本（DoGs）的产生。其中一些可以延伸转录到其下游基因，称为“读入”基因[2, 3]。合成后，许多DoGs保持在其轉錄位點附近，而其他一些则释放到核浆中[1, 4]。已经检测到聚腺苷酸化和非聚腺苷酸化的DoGs水平相似[5]。缩写：TSS，转录起始位点；TES，转录终止位点。
DoGs的分子特徵
DoGs是因爲轉錄通讀產生的，即当新生mRNA的3’端终止不完全时，导致转录延续超出了基因的正常末端。DoGs具有三個明顯特徵（图1）[7]：（1）它們的轉錄始於蛋白編碼基因的啓動子。DoGs的產生不涉及從獨立的轉錄起始位點（TSS）进行新生转录初始化。（2）它们可以超出宿主基因的3’端聚腺苷酸化信号（PAS）后连续延伸至少5千鹼基。（3）它们主要定位在细胞核，并且很可能与染色质相关。值得注意的是，DoG的產生獨立於宿主基因的轉錄活動，它们的调控机制是独立并脱钩的。
DoGs的生物發生
正常的轉錄終止需要多個事件共同協調，包括减速、暂停和RNA聚合酶RNAPII的脫落以及RNA轉錄物的3’端剪切。这些步骤中的任何扰动都可能影响转录终止并导致转录通读（图2）。细胞压力，如渗透压应力[5]、热休克[8]、病毒感染[3, 9] 或致癌突變，都可以导致异常的转录终止。 在壓力條件下，许多基因因为无法识别PAS或轉錄物剪切和聚腺苷化因子功能障礙無法正確終止轉錄，导致转录通读。此外，产生DoGs的基因通常具有獨特的染色質特徵，使它们更易产生转录通读[3]，例如富集的组蛋白修饰标记（例如H3K36me3和H3K79me2等）会促进转录延伸[10] 或弱化聚腺苷酸化信號（PAS）。
圖2： 通過促進（图上方）或阻碍（图下方）RNAPII轉錄終止的調控因子、机制或细胞条件来调控转录终止。细胞压力、病毒感染、癌症和衰老导致的转录终止缺陷可能导致转录通读和DoG產生。
相關服務
Downstream-of-Gene Transcript (DoG RNA)芯片
相關資源
在疾病中DoGs对基因转录的调节功能探究
DoGs形成了嵌合RNA和环状RNA
參考文獻
1. Vilborg A et al: Widespread Inducible Transcription Downstream of Human Genes. Mol Cell 2015, 59(3):449-461.[PMID: 26190259]
2. Grosso AR et al: Pervasive transcription read-through promotes aberrant expression of oncogenes and RNA chimeras in renal carcinoma. Elife 2015, 4.[PMID: 26575290]
3. Rutkowski AJ et al: Widespread disruption of host transcription termination in HSV-1 infection. Nat Commun 2015, 6:7126.[PMID: 25989971]
4. Hennig T et al: HSV-1-induced disruption of transcription termination resembles a cellular stress response but selectively increases chromatin accessibility downstream of genes. PLoS Pathog 2018, 14(3):e1006954.[PMID: 29579120]
5. Rosa-Mercado NA et al: Hyperosmotic stress alters the RNA polymerase II interactome and induces readthrough transcription despite widespread transcriptional repression. Mol Cell 2021, 81(3):502-513 e504.[PMID: 33400923]
6. Rosa-Mercado NA, Steitz JA: Who let the DoGs out? - biogenesis of stress-induced readthrough transcripts. Trends Biochem Sci 2022, 47(3):206-217.[PMID: 34489151]
7. Morgan M, Shiekhattar R, Shilatifard A, Lauberth SM: It's a DoG-eat-DoG world-altered transcriptional mechanisms drive downstream-of-gene (DoG) transcript production. Mol Cell 2022, 82(11):1981-1991.[PMID: 35487209]
8. Cugusi S et al: Heat shock induces premature transcript termination and reconfigures the human transcriptome. Mol Cell 2022, 82(8):1573-1588 e1510.[PMID: 35114099]
9. Heinz S et al: Transcription Elongation Can Affect Genome 3D Structure. Cell 2018, 174(6):1522-1536 e1522.[PMID: 30146161]
10. Vilborg A et al: Comparative analysis reveals genomic features of stress-induced transcriptional readthrough. Proc Natl Acad Sci U S A 2017, 114(40):E8362-E8371.[PMID: 28928151]
