Abstract For the majority of expressed eukaryotic genes, RNA polymerase II (Pol II) forms a paused elongation complex (PEC) and undergoes promoter-proximal pausing downstream of the transcription start site 1–3 . The polymerase either proceeds into productive elongation or undergoes promoter-proximal premature transcription termination 4–6 . It remains incompletely understood how transcription is regulated at this stage. Here, we determined the structure of PEC bound to INTAC, an Integrator-containing PP2A complex 7 , at near-atomic resolution. The structure shows that INTAC partially wraps around PEC through multiple contacts, permitting the memetic nascent RNA to run into substrate-entry tunnel of the endonuclease subunit INTS11 of INTAC for cleavage. Pol II C-terminal domain (CTD) winds over INTAC backbone module through multiple anchors and is suspended above the phosphatase of INTAC for dephosphorylation. Biochemical analysis shows that INTAC-PEC association requires unphosphorylated CTD and could tolerate CTD phosphorylation, suggesting an INTAC-mediated persistent CTD dephosphorylation followed by reinforcement of the INTAC-PEC complex. Our study reveals how INTAC binds PEC and orchestrates RNA cleavage and CTD dephosphorylation, two critical events in generating premature transcription termination.

Abstract RNA polymerase II (Pol II)-mediated transcription in metazoan requires precise regulation. RNA polymerase II-associated protein 2 (RPAP2) was previously identified to transport Pol II from cytoplasm to nucleus and dephosphorylates Pol II C-terminal domain (CTD). We found that RPAP2 binds hypo/hyper-phosphorylated Pol II with undetectable phosphatase activity. Structure of RPAP2-Pol II shows mutually exclusive assembly of RPAP2-Pol II and pre-initiation complex (PIC) due to three steric clashes. RPAP2 prevents/disrupts Pol II-TFIIF interaction and impairs in vitro transcription initiation, suggesting a function in prohibiting PIC assembly. Loss of RPAP2 in cells leads to global accumulation of TFIIF and Pol II at promoters, indicating critical role of RPAP2 in inhibiting PIC assembly independent of its putative phosphatase activity. Our study indicates that RPAP2 functions as a gatekeeper to prohibit PIC assembly and transcription initiation and suggests a novel transcription checkpoint.

The NAC transcription factor family is one of the largest families of TFs in plants, and members of NAC gene family play important roles in plant growth and stress response. Recent release of the haplotype-resolved genome assembly of P. tomentosa provide a platform for NAC protein genome-wide analysis. A total of 270 NAC genes were identified and a comprehensive overview of the PtoNAC gene family is presented, including gene promoter, structure and conserved motif analyses, chromosome localization and collinearity analysis, protein phylogeny, expression pattern, and interaction analysis. The results indicate that protein length, molecular weight, and theoretical isoelectric points of the NAC TF family vary, while gene structure and motif are relatively conserved. Chromosome mapping analysis showed that the P. tomentosa NAC genes are unevenly distributed on 19 chromosomes. The interchromosomal evolutionary results indicate 12 pairs of tandem and 280 segmental duplications. Segmental duplication is possibly related to amplification of P. tomentosa NAC gene family. Expression patterns of 35 PtoNAC genes from P. tomentosa subgroup were analysed under high salinity, and seven NAC genes were induced by this treatment. Promoter and protein interaction network analyses showed that PtoNAC genes are closely associated with growth, development, and abiotic and biotic stress, especially salt stress. These results provide a meaningful reference for follow-up studies of the functional characteristics of NAC genes in the mechanism of stress response and their potential roles in development of P. tomentosa.