科学家们首次拍摄了“分子片”,揭示了细胞转录和翻译如何相互作用。
IT 世家 12 月 8 欧洲分子生物学实验室日新闻(EMBL)通过创新技术,研究团队首次拍摄了“分子电影”,实时捕捉了细菌转录和翻译两个关键细胞的交互。这项研究为新药的发展提供了重要的科学基础,其研究成果已经在 12 月 4 每天都在《自然》杂志上发表。
据 IT 家族知道,在所有的生物中,DNA 承担细胞结构和功能定义的关键任务。有一个名字叫做 RNA 酶的聚合酶,DNA 被转录为 RNA。这个过程叫做转录。接着,核糖体这个分子机将被解释 RNA 编码信息,并根据其指令合成蛋白质,从而完成翻译过程。
转录和翻译发生在人类细胞的不同细胞区:DNA 转录为细胞核中 RNA,随后 RNA 然而,在结构更简单的细菌细胞中,被运输到细胞质中进行翻译。由于细胞核缺乏,这两个过程不仅发生在同一个区间,而且可以同时进行。
虽然科学家之前对转录和翻译有很多独立的研究,但他们对如何相互作用知之甚少。这是因为冷冻电子显微镜等传统技术只能提供静态图像,需要冷冻样本。
EMBL 的杜斯(Olivier Duss)研究小组通过单分子混色莹光显微技术,人工再现细胞环境,首次动态观察。 RNA 聚合酶和核糖体的交互过程。通过将这两个分子标记为荧光探针,当它们发生交互时,它们会发出信号,显微镜可以实时捕捉到这些动态图像。
研究人员发现,这两台分子机可以通过长长的链条进行。 RNA 进行“远程沟通”。RNA 链条就像连接两个攀登者的绳索,在拉开距离的同时,使两者能够相互合作。另外,研究还表明,如果翻译同时发生,转录的效率就会显著提高。
"能够亲眼看到这些过程如何合作,令人兴奋."杜斯说,"这种合作产生了一种新的行为,不能通过单一的观察来预测。"
研究小组计划在活细胞中研究这些机制,并将更多的细胞过程纳入研究范围。这不仅有助于更全面地了解细菌的基本生命过程,还可能为抗生素的发展提供新的策略。目前,抗生素耐药性是全球健康面临的一个重大挑战。预计耐药性问题可以通过同时干预两种分子机而不是传统意义上的单一目标来避免。
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