研究發現以前教科書上對基因轉錄過程的描述是錯誤的。利用先進的低溫電子顯微鏡技術,一項新研究第一次看到了細胞內基因轉錄的部份過程。

基因轉錄是幾乎所有生命的重要基礎,通過信使RNA 取得基因內的指令,指揮細胞從事各自既定的工作。科學家之前了解到的轉錄過程是:RNA 利用聚合酶包裹在DNA 的雙鏈結構上,開始複製其中一條鏈狀結構的編碼信息。當信息複製完成的時候,某種機制使得RNA 從DNA 鏈上分開,至此轉錄過程完成。而這個過程由一種Rho 蛋白控制。自從發現這種蛋白之後至今五十多年來,教科書中都把這種蛋白作為一種典型的終止轉錄蛋白,認為在轉錄完成的時候,這種蛋白將能自動綁定於RNA,並將轉錄完畢的RNA 從包裹在DNA 外面的聚合酶結構中拉出。

可是這份新研究發現,Rho 完全不可能在轉錄結束的時候才找到並綁定RNA 將其拉出,而是一直位於RNA 聚合酶的內部,在轉錄結束的時候,通過與其它蛋白的合作,改變包裹在DNA 外面的大型聚合酶結構,使其釋放已經完成複製工作的RNA。

這份研究使用大腸桿菌作為研究對象,是科學家第一次拍下其內部RNA 聚合酶的工作過程。這份研究的作者之一、美國俄亥俄州立大學的微生物學教授阿爾西莫維奇(Irina Artsimovitch) 說:「這是在任何系統中(觀察到的)第一個轉錄終止結構。在蛋白Rho 的作用下,聚合酶結構改變的過程發生得相當迅速,就算不是幾秒鐘之內,也就是幾分鐘之內。我們雖然無法提取一個穩定聚合酶結構進行分析,但是可以觀察到這個過程。」

阿爾西莫維奇說,以前教科書對蛋白Rho 的工作機制是建立在簡化的生化實驗上得出的,基本上忽略了這其中最關鍵的因素——RNA 聚合酶的作用,而定義出的粗略的過程。

這份研究使用低溫電子顯微鏡, 捕捉了大腸桿菌DNA 內的RNA 聚合酶結構,再結合電腦分析,才能了解到精確的轉錄終止過程。

這份研究11 月26 日發表在《科學》(Science)期刊上。◇