揭示細(xì)胞中基因表達(dá)被控制的分子機(jī)制

近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志eLife上的研究報(bào)告中，來自威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的科學(xué)家們通過研究闡明了所有生物體機(jī)體中控制基因表達(dá)的分子機(jī)制，相關(guān)研究或能改善研究者理解特定的抗菌藥物如何抵御RNA聚合酶（RNAP）從而治療艱難梭菌感染和結(jié)核病等人類疾病。

當(dāng)基因表達(dá)發(fā)生時(shí)，DNA中所包含的信息能用來產(chǎn)生功能性的基因產(chǎn)物，比如蛋白質(zhì)和其它分子等，這個(gè)過程分兩個(gè)階段，**個(gè)階段是轉(zhuǎn)錄，在這一階段RNAP會(huì)閱讀DNA鏈上的 信息，隨后轉(zhuǎn)錄成為mRNA分子（信使RNA分子），而翻譯階段（第二個(gè)階段），mRNA分子就會(huì)繼續(xù)被處理或翻譯成為蛋白質(zhì)。

為了幫助控制基因表達(dá)的水平，被RNAP所暫停的轉(zhuǎn)錄過程會(huì)在兩個(gè)階段之間發(fā)生，從而就能提供一種“路障”，使得轉(zhuǎn)錄被終止或被調(diào)整。研究者Robert Landick說道，在所有生物體中，對(duì)RNAPs施加作用的共有暫停序列會(huì)使酶類處于一種基本的暫停狀態(tài)，目前研究人員并未對(duì)這種基本暫停狀態(tài)的基礎(chǔ)機(jī)制進(jìn)行深入研究，因此這項(xiàng)研究中，研究人員就想通過多種生化和生物物理學(xué)手段來進(jìn)行深入研究。

首先研究者發(fā)現(xiàn)，基本的暫停過程（elemental pause process）包括多種生物學(xué)角色，其能夠相互結(jié)合來產(chǎn)生一種屏障從而抑制暫停狀態(tài)的逃逸，該過程還會(huì)促進(jìn)一種適度的構(gòu)象轉(zhuǎn)換，其會(huì)使RNAP“蹣跚”地將DNA送入其反應(yīng)中心，暫時(shí)阻斷其制造RNA。研究者Landick說道，我們還發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄停頓會(huì)使得RNAP松開對(duì)DNA的控制，本文研究結(jié)果還能提供一種框架幫助理解該過程被特定狀況和細(xì)胞中調(diào)節(jié)子控制的機(jī)制。

此外，本文研究還能幫助研究者設(shè)計(jì)出合成性的基因，比如指導(dǎo)RNAP的暫停行為，使其能夠產(chǎn)生所需的基因輸出，同時(shí)也能幫助理解諸如RNAP抑制劑等特定藥物靶向作用酶類的方式；目前研究人員想通過研究開發(fā)一些暫停轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的結(jié)構(gòu)，這或許就能幫助他們更清楚地觀察到當(dāng)酶進(jìn)入和離開暫停狀態(tài)時(shí)其各部分是如何運(yùn)作的。