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混乱的生命产生细胞过程首次发挥作用
所有生物都有一组微型复制机，它们将 DNA 指令转化为 RNA，RNA 分子负责帮助构建维持生物体存活的蛋白质。其中一种称为真核 RNA 聚合酶 II，执行几乎所有生物过程所需的关键早期步骤。由宾夕法尼亚州立大学研究人员领导的一个团队已经瞥见了这种分子机器在生物体内运作的情况。
来源:宾夕法尼亚州立大学利用果蝇胚胎，研究小组开发了一种提取完整“转录复合物”的方法，即参与读取和复制基因的 RNA 聚合酶 II 和 DNA 簇。然后，他们使用冷冻电子显微镜（cryo-EM），这是一种强大的成像技术，可以将分子冻结在适当的位置，并以接近原子的细节将它们可视化，以绘制他们发现的东西。出现的是比他们预想的更加动态和令人惊讶的复制机过程图景，称为基因转录。
Murakami 解释说，该项目始于 2021 年，当时宾夕法尼亚州立大学生物化学和分子生物学名誉教授 David Gilmour 向他展示了从果蝇胚胎中提取的纯化 RNA 聚合酶 II。
“它并不干净，但它激发了一个想法，”他说。 “我们可以使用冷冻电镜来分析其中的天然转录复合物。经过多年的努力，我们现在已经捕获了接近天然状态的这些复合物，我们的发现实际上非常令人惊讶。”
在这项研究之前，RNA 聚合酶 II 被认为是由 12 个亚基组成，这些亚基结合在一起形成一个完整的单位，因此大多数研究人员认为它们在细胞中看起来都是一样的，他说。但团队的结果表明情况并非总是如此。其中一些像预期的那样拥有全部 12 个亚基，但另一些则缺少两个亚基，只剩下 10 个亚基。
“这种变化并不是人们想象的那样，所以这是一个非常意外的发现，”村上说。
这一发现可能为细胞如何管理紧密堆积的 DNA 和在需要时使其可访问之间的微妙平衡提供线索。他说，这种转变时刻在传统实验中很难观察到，因此它们在团队的冷冻电镜成像研究中的出现尤其重要。
Murakami 说，该团队的方法可以为研究自然环境中许多其他复杂的细胞过程打开大门。