IT之家 12 月 8 日消息，歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室（EMBL）的研究團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)新技術(shù)，首次拍攝到了“分子電影”，實(shí)時(shí)捕捉了細(xì)菌轉(zhuǎn)錄與翻譯兩大關(guān)鍵細(xì)胞過程的交互。這項(xiàng)研究為開發(fā)新型藥物提供了重要的科學(xué)基礎(chǔ)，其研究成果已于 12 月 4 日發(fā)表在《自然》雜志上。
據(jù)IT之家了解，在所有生物體中，DNA 承擔(dān)著定義細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的核心使命。通過一種名為 RNA 聚合酶的酶，DNA 被轉(zhuǎn)錄為 RNA。這一過程被稱為轉(zhuǎn)錄。隨后，核糖體這一分子機(jī)器會解讀 RNA 編碼的信息，并根據(jù)其指令合成蛋白質(zhì)，從而完成翻譯過程。
在人類細(xì)胞中，轉(zhuǎn)錄與翻譯發(fā)生在不同的細(xì)胞區(qū)室：DNA 在細(xì)胞核中被轉(zhuǎn)錄為 RNA，隨后 RNA 被運(yùn)輸至胞質(zhì)中進(jìn)行翻譯。然而，在結(jié)構(gòu)更為簡單的細(xì)菌細(xì)胞中，由于缺乏細(xì)胞核，這兩個(gè)過程不僅發(fā)生在同一區(qū)室，還能夠同時(shí)進(jìn)行。
盡管科學(xué)家此前對轉(zhuǎn)錄和翻譯單獨(dú)研究頗多，但對它們?nèi)绾蜗嗷プ饔脜s知之甚少。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)技術(shù)如冷凍電子顯微鏡需要凍結(jié)樣本，僅能提供靜態(tài)圖像。
EMBL 的杜斯（Olivier Duss）研究團(tuán)隊(duì)人工重現(xiàn)了細(xì)胞環(huán)境，通過單分子多色熒光顯微技術(shù)首次動態(tài)觀察 RNA 聚合酶和核糖體的交互過程。通過將這兩種分子標(biāo)記為熒光探針，當(dāng)它們發(fā)生交互時(shí)會發(fā)出信號，顯微鏡便能實(shí)時(shí)捕捉這些動態(tài)影像。
研究人員發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)分子機(jī)器之間可以通過一段長鏈 RNA 進(jìn)行“遠(yuǎn)程溝通”。RNA 鏈就像連接兩名攀登者的繩索，在保持距離的同時(shí)，讓兩者可以互相協(xié)作。此外，研究還表明，當(dāng)翻譯同時(shí)發(fā)生時(shí)，轉(zhuǎn)錄的效率會顯著提升。
“能親眼看到這些過程如何協(xié)作，令人無比興奮?！倍潘贡硎?，“這種合作產(chǎn)生了無法通過單一觀察預(yù)測的新行為?！?/p>
研究團(tuán)隊(duì)下一步計(jì)劃在活細(xì)胞中研究這些機(jī)制，并將更多細(xì)胞過程納入研究范圍。這不僅有助于更全面地理解細(xì)菌的基本生命過程，還可能為抗生素開發(fā)提供新策略。當(dāng)前，抗生素耐藥性是全球健康面臨的重大挑戰(zhàn)。通過同時(shí)針對兩個(gè)分子機(jī)器進(jìn)行干預(yù)，而非傳統(tǒng)意義上僅靶向單一目標(biāo)，有望規(guī)避耐藥性問題。
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