研究人员捕捉到前所未见的基因转录视图

每个活细胞都会将 DNA 转录成 RNA。这个过程始于一种名为 RNA 聚合酶 (RNAP) 的酶夹住 DNA。在几百毫秒内，DNA 双螺旋解开形成一个称为转录泡的节点，这样一条暴露的 DNA 链就可以被复制成一条互补的 RNA 链。

RNAP 如何实现这一壮举在很大程度上仍不得而知。RNAP 打开气泡的过程快照将提供大量信息，但该过程发生得太快，目前的技术无法轻松捕捉这些结构的可视化效果。

现在，《自然结构与分子生物学》杂志发表的一项新研究描述了大肠杆菌 RNAP 打开转录泡的过程。

该发现是在 RNAP 与 DNA 混合后 500 毫秒内捕获的，它揭示了转录的基本机制，并回答了有关起始机制及其各个步骤的重要性的长期问题。

“这是第一次有人能够实时捕捉瞬时转录复合物的形成过程，”第一作者、洛克菲勒大学 Seth Darst 实验室的研究专家 Ruth Saecker 说道。“了解这一过程至关重要，因为它是基因表达中的一个重要调控步骤。”

前所未有的视角

Darst 是第一个描述细菌 RNAP 结构的人，而梳理其精细结构一直是其实验室的主要工作重点。尽管数十年的研究已经证实，RNAP 与特定 DNA 序列结合会触发一系列步骤来打开气泡，但 RNAP 如何分离链并将一条链定位在其活性位点仍存在激烈争论。

该领域早期的研究表明，气泡打开是该过程的关键减缓因素，决定了 RNAP 进入 RNA 合成的速度。该领域后来的研究结果挑战了这一观点，并出现了多种关于这一限速步骤性质的理论。

“我们从其他生物技术中得知，当 RNAP 首次遇到 DNA 时，它会形成一堆受到严格调控的中间复合物，”论文合著者、实验室博士后研究员 Andreas Mueller 说道。“但这一过程可以在不到一秒的时间内完成，我们无法在如此短的时间内捕捉到结构。”