今年，中国科学院分子植物科学卓越创新中心/中国科学院合成生物学重点实验室张余研究组在国际著名学术期刊Nature上发表题为“Structural basis of exoribonuclease-mediated mRNA transcription termination ”的研究论文，该研究揭示了酵母细胞mRNA转录终止的分子机制。
真核细胞RNA聚合酶II（Pol II）的mRNA转录终止机制非常保守，其依赖一个RNA外切酶（酵母Rat1，哺乳动物XRN2，植物XRN3）的活性，然而该RNA外切酶终止Pol II mRNA合成的分子机制尚未阐明。
研究团队在体外重构了外切酶终止Pol II mRNA合成的过程、并解析了外切酶结合Pol II的转录复合物三维结构。
研究团队发现外切酶稳定结合在Pol II的mRNA通道外侧，直接将Pol II合成的RNA引导到外切酶的活性中心，并且外切酶的结合能够促进Pol II转录延伸因子的解离，延缓Pol II的转录延伸速率。据此，研究团队提出了外切酶介导真核细胞mRNA转录终止的分子机制。
该项研究成功解析了真核生物mRNA转录终止状态的复合物结构，揭示了外切酶终止Pol II mRNA合成的分子机制，对理解基因转录的工作机制具有重要意义。
图1 外切酶Rat1与Pol II形成的复合物结构
1.作用方式不同：核酸内切酶从核酸分子内部切割，通常识别特定的核苷酸序列，并在特定的切割位点切割核酸分子；核酸外切酶从核酸分子末端切割，通常沿着核酸链逐个切割核苷酸，直到遇到特定的终止信号。
2.产物不同：核酸内切酶产生粘性末端或无粘性末端的核酸片段；核酸外切酶产生一系列长度递减的核酸片段。
3.应用领域不同：核酸内切酶在基因工程中应用广泛，常用于DNA片段的切割和重组；核酸外切酶则在DNA测序、RNA降解研究等领域发挥重要作用，有助于研究者了解核酸的代谢和调控机制。
尽管外切酶与内切酶在功能和应用上存在差异，但它们都属于工具酶。当前，工具酶的生产方式主要是发酵法，这种方法能够大规模生产高质量的酶。
分子诊断：在疾病检测和诊断中，酶用于DNA和RNA的提取、扩增和检测。
高通量测序：在基因组学研究中，酶用于DNA片段的制备和测序反应。
mRNA疫苗生产：在新型疫苗开发中，酶用于mRNA的合成和修饰，为疫苗的有效性和安全性提供保障。
在科研市场中工具酶的进口依赖度正在逐步缩小。据喀斯玛数据显示，近六年工具酶的交易额国产占比百分之十几增长至近30%。
工具酶国产品牌持续发力，市场份额不断提高。据喀斯玛数据显示，2018年交易额TOP10品牌中，国产品牌仅有两个。到2023年，交易额TOP10品牌中国产品牌已增至4个。
