Nature:转录与翻译的协奏曲!揭示基因表达耦合的新调控模式 |
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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。
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