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“基因下游”（DoG）RNA是指在大约10％的宿主基因下游产生的RNA转录本，与其上游RNA相连 [1]。DoG的定义是在哺乳动物细胞中，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常常与其他下游转录单元重叠，被称为读入基因（图1）[2, 3]。
图1.：在正常条件下，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保持在其转录位点附近，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的分子特征
DoGs是因为转录通读产生的，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具有三个明显特征（图1）[7]：（1）它们的转录始于蛋白编码基因的启动子。DoGs的产生不涉及从独立的转录起始位点（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5千碱基。（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的产生独立于宿主基因的转录活动，它们的调控机制是独立并脱钩的。
DoGs的生物发生
正常的转录终止需要多个事件共同协调，包括减速、暂停和RNA聚合酶RNAPII的脱落以及RNA转录物的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] 或致癌突变，都可以导致异常的转录终止。 在压力条件下，许多基因因为无法识别PAS或转录物剪切和聚腺苷化因子功能障碍无法正确终止转录，导致转录通读。此外，产生DoGs的基因通常具有独特的染色质特征，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号（PAS）。
图2： 通过促进（图上方）或阻碍（图下方）RNAPII转录终止的调控因子、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产生。
相关服务
Downstream-of-Gene Transcript (DoG RNA)芯片
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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
参考文献
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]
