實(shí)時(shí)見(jiàn)證DNA變成生命藍(lán)圖

EMBL 科學(xué)家采用創(chuàng)新方法發(fā)現(xiàn)了分子機(jī)器之間的關(guān)鍵相互作用，可能為藥物開(kāi)發(fā)開(kāi)辟新的途徑。

為之夜挑選總是一場(chǎng)戰(zhàn)斗?，F(xiàn)在想象一下，如果你能挑選一部，讓你了解一些維持我們生命的最基本的生物過(guò)程。有史以來(lái)第一次，研究人員拍攝了實(shí)時(shí)分子，展示了兩種重要的細(xì)胞過(guò)程——轉(zhuǎn)錄和翻譯——在細(xì)菌中是如何相互作用的。

在所有生物體中，DNA都包含定義細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的代碼。一種名為RNA聚合酶的酶會(huì)破譯該代碼并將其轉(zhuǎn)化為 RNA，一種與 DNA 非常相似的分子。生命代碼從 DNA 轉(zhuǎn)移到 RNA 的過(guò)程稱(chēng)為轉(zhuǎn)錄。接下來(lái)，一種名為“核糖體”的分子機(jī)器利用 RNA 中編碼的信息來(lái)構(gòu)建蛋白質(zhì)——這些分子執(zhí)行我們細(xì)胞的大部分基本功能。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為翻譯。

視頻總結(jié)了我們目前對(duì)轉(zhuǎn)錄和翻譯如何在物理和功能上相互耦合的理解。利用多色單分子熒光顯微鏡，我們同時(shí)追蹤了轉(zhuǎn)錄和翻譯的延伸以及 RNA 聚合酶和核糖體之間的耦合。我們看到單個(gè)核糖體在與 RNA 聚合酶碰撞時(shí)如何減速，以及它們?nèi)绾瓮ㄟ^(guò)長(zhǎng)距離物理耦合激活 RNA 聚合酶。圖片來(lái)源：EMBL

“在細(xì)菌細(xì)胞中，轉(zhuǎn)錄和翻譯在同一個(gè)細(xì)胞區(qū)室中進(jìn)行，”海德堡歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室組長(zhǎng)、新研究的資深作者 Olivier Duss 解釋道。“在人類(lèi)細(xì)胞中，轉(zhuǎn)錄位于細(xì)胞核中——DNA 儲(chǔ)存的區(qū)室，通過(guò)膜與細(xì)胞的其余部分隔開(kāi)。轉(zhuǎn)錄的 RNA 隨后被運(yùn)送到細(xì)胞核外，翻譯成蛋白質(zhì)，這個(gè)過(guò)程只發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中——細(xì)胞核周?chē)募?xì)胞區(qū)室。細(xì)菌細(xì)胞的細(xì)胞結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單得多，沒(méi)有細(xì)胞核，因此轉(zhuǎn)錄和翻譯不僅可以在同一位置發(fā)生，而且可以同時(shí)發(fā)生。”

科學(xué)家此前將轉(zhuǎn)錄和翻譯描述為單一過(guò)程，但兩者如何相互作用尚不清楚。部分原因是此類(lèi)研究依賴(lài)于低溫電子顯微鏡等技術(shù)，這些技術(shù)需要冷凍樣本，因此只能提供該過(guò)程的快照。

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