科学家首次拍摄到“分子电影”,揭示细胞转录和翻译如何相互作用
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2024-12-08 11:41:58
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据IT之家了解,在所有生物体中,DNA 承担着定义细胞结构与功能的核心使命。通过一种名为 RNA 聚合酶的酶,DNA 被转录为 RNA。这一过程被称为转录。随后,核糖体这一分子机器会解读 RNA 编码的信息,并根据其指令合成蛋白质,从而完成翻译过程。

在人类细胞中,转录与翻译发生在不同的细胞区室:DNA 在细胞核中被转录为 RNA,随后 RNA 被运输至胞质中进行翻译。然而,在结构更为简单的细菌细胞中,由于缺乏细胞核,这两个过程不仅发生在同一区室,还能够同时进行。

尽管科学家此前对转录和翻译单独研究颇多,但对它们如何相互作用却知之甚少。这是因为传统技术如冷冻电子显微镜需要冻结样本,仅能提供静态图像。

EMBL 的杜斯(Olivier Duss)研究团队人工重现了细胞环境,通过单分子多色荧光显微技术首次动态观察 RNA 聚合酶和核糖体的交互过程。通过将这两种分子标记为荧光探针,当它们发生交互时会发出信号,显微镜便能实时捕捉这些动态影像。

研究人员发现,这两个分子机器之间可以通过一段长链 RNA 进行“远程沟通”。RNA 链就像连接两名攀登者的绳索,在保持距离的同时,让两者可以互相协作。此外,研究还表明,当翻译同时发生时,转录的效率会显著提升。

“能亲眼看到这些过程如何协作,令人无比兴奋。”杜斯表示,“这种合作产生了无法通过单一观察预测的新行为。”

研究团队下一步计划在活细胞中研究这些机制,并将更多细胞过程纳入研究范围。这不仅有助于更全面地理解细菌的基本生命过程,还可能为抗生素开发提供新策略。当前,抗生素耐药性是全球健康面临的重大挑战。通过同时针对两个分子机器进行干预,而非传统意义上仅靶向单一目标,有望规避耐药性问题。

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