每個活細(xì)胞都會將 DNA 轉(zhuǎn)錄成 RNA。這個過程始于一種名為 RNA 聚合酶 (RNAP) 的酶夾住 DNA。在幾百毫秒內(nèi)，DNA 雙螺旋解開形成一個稱為轉(zhuǎn)錄泡的節(jié)點(diǎn)，這樣一條暴露的 DNA 鏈就可以被復(fù)制成一條互補(bǔ)的 RNA 鏈。
RNAP 如何實(shí)現(xiàn)這一壯舉在很大程度上是未知的。RNAP 打開轉(zhuǎn)錄泡的過程快照將提供大量信息，但這個過程發(fā)生得太快，目前的技術(shù)無法輕松捕捉到這些結(jié)構(gòu)的可視化?，F(xiàn)在，《自然結(jié)構(gòu)與分子生物學(xué)》雜志上的一項(xiàng)新研究描述了大腸桿菌 RNAP 打開轉(zhuǎn)錄泡的過程。
該發(fā)現(xiàn)是在 RNAP 與 DNA 混合后 500 毫秒內(nèi)捕獲的，它揭示了轉(zhuǎn)錄的基本機(jī)制，并回答了有關(guān)起始機(jī)制及其各個步驟的重要性的長期問題。
這是第一次有人能夠?qū)崟r(shí)捕捉瞬時(shí)轉(zhuǎn)錄復(fù)合物的形成過程。了解這一過程至關(guān)重要，因?yàn)樗腔虮磉_(dá)中的一個重要調(diào)控步驟。”
露絲·賽克 (Ruth Saecker)，第一作者，洛克菲勒大學(xué)賽斯·達(dá)斯特實(shí)驗(yàn)室的研究專家
前所未有的視角
Darst 是第一個描述細(xì)菌 RNAP 結(jié)構(gòu)的人，而梳理其精細(xì)結(jié)構(gòu)一直是其實(shí)驗(yàn)室的主要工作重點(diǎn)。盡管數(shù)十年的研究已經(jīng)證實(shí)，RNAP 與特定 DNA 序列結(jié)合會觸發(fā)一系列步驟來打開氣泡，但 RNAP 如何分離鏈并將一條鏈定位在其活性位點(diǎn)仍存在激烈爭論。
該領(lǐng)域的早期研究表明，氣泡打開是該過程的關(guān)鍵減緩因素，決定了 RNAP 進(jìn)入 RNA 合成的速度。該領(lǐng)域后來的研究結(jié)果挑戰(zhàn)了這一觀點(diǎn)，并出現(xiàn)了關(guān)于這一限速步驟性質(zhì)的多種理論。“我們從其他生物技術(shù)中了解到，當(dāng) RNAP 首次遇到 DNA 時(shí)，它會形成一堆受到嚴(yán)格調(diào)控的中間復(fù)合物，”該實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員、論文合著者 Andreas Mueller 說。“但這個過程的這一部分可以在不到一秒的時(shí)間內(nèi)發(fā)生，我們無法在如此短的時(shí)間內(nèi)捕捉到結(jié)構(gòu)。”
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