揭示細胞中基因表達被控制的分子機制

近日，一項刊登在國際雜志eLife上的研究報告中，來自威斯康星大學麥迪遜分校的科學家們通過研究闡明了所有生物體機體中控制基因表達的分子機制，相關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核病等人類疾病。

當基因表達發生時，DNA中所包含的信息能用來產生功能性的基因產物，比如蛋白質和其它分子等，這個過程分兩個階段，**個階段是轉錄，在這一階段RNAP會閱讀DNA鏈上的 信息，隨后轉錄成為mRNA分子（信使RNA分子），而翻譯階段（第二個階段），mRNA分子就會繼續被處理或翻譯成為蛋白質。

為了幫助控制基因表達的水平，被RNAP所暫停的轉錄過程會在兩個階段之間發生，從而就能提供一種“路障”，使得轉錄被終止或被調整。研究者Robert Landick說道，在所有生物體中，對RNAPs施加作用的共有暫停序列會使酶類處于一種基本的暫停狀態，目前研究人員并未對這種基本暫停狀態的基礎機制進行深入研究，因此這項研究中，研究人員就想通過多種生化和生物物理學手段來進行深入研究。

首先研究者發現，基本的暫停過程（elemental pause process）包括多種生物學角色，其能夠相互結合來產生一種屏障從而抑制暫停狀態的逃逸，該過程還會促進一種適度的構象轉換，其會使RNAP“蹣跚”地將DNA送入其反應中心，暫時阻斷其制造RNA。研究者Landick說道，我們還發現，轉錄停頓會使得RNAP松開對DNA的控制，本文研究結果還能提供一種框架幫助理解該過程被特定狀況和細胞中調節子控制的機制。

此外，本文研究還能幫助研究者設計出合成性的基因，比如指導RNAP的暫停行為，使其能夠產生所需的基因輸出，同時也能幫助理解諸如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一些暫停轉錄復合體的結構，這或許就能幫助他們更清楚地觀察到當酶進入和離開暫停狀態時其各部分是如何運作的。