“分子机器”如何启动基因激活
发表在《分子细胞》(molecular cell)杂志上的一项新研究(11月6日)揭示了细胞内的“分子机器”如何在细胞生命的不同时间激活基因。
基因由双链DNA分子组成，其中包含生物体细胞产生蛋白质所需的编码信息。DNA双链需要被“融化”和分离，才能被访问密码。
一旦被获取，遗传密码就会转化为信使rna (mRNA)，用于制造蛋白质。细胞在其生命的不同时期需要产生特定的蛋白质，以帮助它们对环境的变化做出反应和适应。
这项新研究准确地描述了一种名为RNA聚合酶的分子机器是如何被特殊的激活蛋白启动的，这种分子机器可以读取DNA代码并合成mRNA。科学家们发现，RNA聚合酶使用一种严格调控的内部阻断系统，可以防止基因在不需要时被激活。
利用电子显微镜观察细菌细胞的内部工作原理，研究人员发现，当RNA聚合酶被激活蛋白修饰时，DNA链分离过程就开始了，细胞将激活蛋白发送到需要打开的基因位置。
这种激活蛋白通过移除阻碍DNA进入机器的插头来启动RNA聚合酶机器。激活蛋白也使DNA链改变位置，使DNA与RNA聚合酶的入口排列在一起。一旦这两种运动发生，DNA链就位，RNA聚合酶机器就开始融化它们，这样它们包含的信息就可以被加工成信使RNA，最终产生蛋白质。
这篇论文的第一作者、来自伦敦帝国理工学院生命科学系的张晓东教授解释了该团队发现的意义，他说:“了解RNA聚合酶基因转录‘机器’是如何被激活的，以及在不需要时它是如何停止工作的，让我们比以往任何时候都更好地了解细胞的内部运作，以及为促进精心调控的蛋白质生产而发生的复杂过程。”
该论文的合著者之一、帝国理工学院生物系主任马丁·巴克教授补充说，了解这一过程在细菌细胞中是如何工作的是特别有意义的，因为正是这一基因转录和蛋白质生产过程使细菌细胞在环境变化的情况下适应、反应和茁壮成长。
换句话说，这是发生在细菌内部的过程，使它们能够很好地生存。许多细菌会导致人类感染和疾病，而且很难被打败。细菌RNA聚合酶已被证明是利福平等抗生素的靶点，许多细菌已对利福平产生耐药性。从我们的研究中获得的见解现在将为设计新型抗菌化合物提供机会和策略，”巴克教授总结道。
