IT之家 2024年12月08日
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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欧洲分子生物学实验室(EMBL)的研究团队首次拍摄到“分子电影”,实时捕捉细菌转录与翻译两大关键细胞过程的交互。研究发现,RNA聚合酶和核糖体可通过长链RNA进行“远程沟通”,且翻译同时发生时,转录效率显著提升。这项突破性研究利用单分子多色荧光显微技术,在人工重现的细胞环境中动态观察了这两个关键分子机器的交互过程,为理解细菌基本生命过程和开发新型抗生素提供了重要科学基础。

🔬EMBL团队首次利用创新技术拍摄到“分子电影”,实时捕捉了细菌转录与翻译两大关键细胞过程的交互,揭示了生命过程中的重要机制。

🧬研究发现,RNA聚合酶和核糖体这两个关键的分子机器可以通过一段长链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。

📈研究表明,当翻译过程同时发生时,转录的效率会显著提升。这种协同作用产生了无法通过单一观察预测的新行为,揭示了细胞内复杂过程的精妙调控。

💊这项研究为开发新型抗生素提供了新的策略。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,有望规避抗生素耐药性问题,应对全球健康挑战。

🔭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,以期更全面地理解细菌的基本生命过程,推动生物学领域的进一步发展。

IT之家 12 月 8 日消息,欧洲分子生物学实验室(EMBL)的研究团队通过创新技术,首次拍摄到了“分子电影”,实时捕捉了细菌转录与翻译两大关键细胞过程的交互。这项研究为开发新型药物提供了重要的科学基础,其研究成果已于 12 月 4 日发表在《自然》杂志上。

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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