实时见证DNA变成生命蓝图

EMBL 科学家采用创新方法发现了分子机器之间的关键相互作用，可能为药物开发开辟新的途径。

为之夜挑选总是一场战斗。现在想象一下，如果你能挑选一部，让你了解一些维持我们生命的最基本的生物过程。有史以来第一次，研究人员拍摄了实时分子，展示了两种重要的细胞过程——转录和翻译——在细菌中是如何相互作用的。

在所有生物体中，DNA都包含定义细胞结构和功能的代码。一种名为RNA聚合酶的酶会破译该代码并将其转化为 RNA，一种与 DNA 非常相似的分子。生命代码从 DNA 转移到 RNA 的过程称为转录。接下来，一种名为“核糖体”的分子机器利用 RNA 中编码的信息来构建蛋白质——这些分子执行我们细胞的大部分基本功能。这个过程称为翻译。

视频总结了我们目前对转录和翻译如何在物理和功能上相互耦合的理解。利用多色单分子荧光显微镜，我们同时追踪了转录和翻译的延伸以及 RNA 聚合酶和核糖体之间的耦合。我们看到单个核糖体在与 RNA 聚合酶碰撞时如何减速，以及它们如何通过长距离物理耦合激活 RNA 聚合酶。图片来源：EMBL

“在细菌细胞中，转录和翻译在同一个细胞区室中进行，”海德堡欧洲分子生物学实验室组长、新研究的资深作者 Olivier Duss 解释道。“在人类细胞中，转录位于细胞核中——DNA 储存的区室，通过膜与细胞的其余部分隔开。转录的 RNA 随后被运送到细胞核外，翻译成蛋白质，这个过程只发生在细胞质中——细胞核周围的细胞区室。细菌细胞的细胞结构要简单得多，没有细胞核，因此转录和翻译不仅可以在同一位置发生，而且可以同时发生。”

科学家此前将转录和翻译描述为单一过程，但两者如何相互作用尚不清楚。部分原因是此类研究依赖于低温电子显微镜等技术，这些技术需要冷冻样本，因此只能提供该过程的快照。

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