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美國紐約大學(xué)蘭貢（Langone）醫(yī)學(xué)中心的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)和闡述了細(xì)菌體內(nèi)控制轉(zhuǎn)錄延伸（transcription elongation）的常規(guī)機(jī)理。
在4月23日出版的《科學(xué)》雜志上，他們表示，該機(jī)理依賴游離核糖體和核糖核酸聚合酶（RNAP）之間的協(xié)同作用，因為這種協(xié)同作用使得轉(zhuǎn)錄率對應(yīng)于轉(zhuǎn)譯的需求進(jìn)行調(diào)整。此項研究有可能幫助人們開發(fā)出干擾細(xì)菌基因表達(dá)的新途徑和為抗生素療法提供新目標(biāo)。
蘭貢醫(yī)學(xué)中心生物化學(xué)教授伊夫簡尼·努德勒博士表示，有關(guān)活性核糖體在各種編碼蛋白基因中和不同生長條件下控制轉(zhuǎn)錄率的發(fā)現(xiàn)出乎他們的意料之外，這是十分難得的收獲。他認(rèn)為，在轉(zhuǎn)譯初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物時，核糖體不僅在核糖核酸聚合酶后運(yùn)動，而且事實上能夠“推動”停頓的或被俘的核糖核酸聚合酶，從而加快核糖核酸聚合酶速度，并同時幫助核糖核酸聚合酶穿越脫氧核糖核酸（DNA）結(jié)合蛋白質(zhì)組成的“路障”。
在研究中，努德勒和同事發(fā)現(xiàn)，在不同的生長條件下，轉(zhuǎn)錄延伸率和轉(zhuǎn)譯率*吻合。他們同時注意到，轉(zhuǎn)錄率依賴于調(diào)節(jié)核糖體速度的密碼子使用或稀有密碼子頻率。此外，他們表示，核糖體的速度決定了核糖核酸聚合酶的速度，通過化學(xué)或基因操作讓核糖體加速或減速能導(dǎo)致核糖核酸聚合物的速度出現(xiàn)相應(yīng)的變化。
轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯是遺傳密碼轉(zhuǎn)為蛋白質(zhì)過程中兩個重要步驟。數(shù)據(jù)顯示，這兩個步驟緊密耦合在一起，缺少其中任何一個，遺傳密碼轉(zhuǎn)為蛋白質(zhì)的過程均無法有效進(jìn)行。因此，科學(xué)家認(rèn)為，通過有意地阻斷核糖核酸聚合酶與核糖體間的物理，破壞兩個步驟間的耦合，有望成為干擾細(xì)菌基因表達(dá)的新方法和抗生素治療的新目標(biāo)。
上海勁馬生物推薦原文出處：
Science DOI: 10.1126/science.1184939
Cooperation Between Translating Ribosomes and RNA Polymerase in Transcription Elongation
Sergey Proshkin,1,2 A. Rachid Rahmouni,3 Alexander Mironov,2 Evgeny Nudler1,*
During transcription of protein-coding genes, bacterial RNA polymerase （RNAP） is closely followed by a ribosome that translates the newly synthesized transcript. Our in vivo measurements show that the overall elongation rate of transcription is tightly controlled by the rate of translation. Acceleration and deceleration of a ribosome result in corresponding changes in the speed of RNAP. Moreover, we found an inverse correlation between the number of rare codons in a gene, which delay ribosome progression, and the rate of transcription. The stimulating effect of a ribosome on RNAP is achieved by preventing its spontaneous backtracking, which enhances the pace and also facilitates readthrough of roadblocks in vivo. Such a cooperative mechanism ensures that the transcriptional yield is always adjusted to translational needs at different genes and under various growth conditions.
1 Department of Biochemistry, New York University School of Medicine, New York, NY 10016, USA.
2 State Research Institute of Genetics and Selection of Industrial Microorganisms, Moscow 117545, Russia.
3 Centre de Biophysique Moléculaire, CNRS, Rue Charles Sadron, 45071 Orléans, France.
