新研究揭示聚合酶如何实时打开转录泡

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是未知的。RNAP 打开转录泡的过程快照将提供大量信息，但这个过程发生得太快，目前的技术无法轻松捕捉到这些结构的可视化。现在，《自然结构与分子生物学》杂志上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。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。”

露丝·赛克 (Ruth Saecker)，第一作者，洛克菲勒大学赛斯·达斯特实验室的研究专家

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。

该领域的早期研究表明，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，并出现了关于这一限速步骤性质的多种理论。“我们从其他生物技术中了解到，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，”该实验室的博士后研究员、论文合著者 Andreas Mueller 说。“但这个过程的这一部分可以在不到一秒的时间内发生，我们无法在如此短的时间内捕捉到结构。”

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