Nature：转录与翻译的协奏曲!揭示基因表达耦合的新调控模式

在生命科学中，基因表达是一个至关重要的过程，其中遗传信息从DNA转录为RNA，再通过翻译合成蛋白质。这一复杂而精确的机制驱动了所有生物的生命活动。然而，您是否想过，在细胞内部，这些看似分离的过程是如何紧密协作以实现高效基因表达的？特别是在细菌中，转录和翻译发生在同一细胞间隔中，这为两者之间的功能偶联（coupling）提供了可能性。

多年来，研究人员已经通过高分辨率技术观察到RNA聚合酶（RNA polymerase, RNAP）和核糖体（ribosome）之间的物理连接。然而，这些静态 快照 只能展示瞬间的结构，而无法揭示这些分子机器在动态过程中如何合作。为解开这一谜题，研究人员首次在实验室中重建了完整的转录-翻译偶联系统，并利用多色单分子荧光显微镜（multi-color single-molecule fluorescence microscopy）技术，实时追踪了转录延伸、翻译延伸以及两者之间的耦合。（12月4日 Nature Tracking transcription translation coupling in real time ）

研究结果令人惊叹：通过mRNA的环状折叠，核糖体和RNAP可以在数百个核苷酸的距离内实现长程物理耦合，而这种联系的关键调控因子是NusG蛋白。此外，核糖体不仅能通过碰撞解除RNAP的暂停，还能在没有直接碰撞的情况下通过耦合激活被NusA调控暂停的RNAP。这一发现颠覆了传统观点，为基因表达的高效调控提供了全新的视角。