科学家首次拍摄到“分子电影”，揭示细胞转录和翻译如何相互作用

IT之家 12 月 8 日消息，欧洲分子生物学实验室（EMBL）的研究团队通过创新技术，首次拍摄到了“分子电影”，实时捕捉了细菌转录与翻译两大关键细胞过程的交互。这项研究为开发新型药物提供了重要的科学基础，其研究成果已于 12 月 4 日发表在《自然》杂志上。

据IT之家了解，在所有生物体中，DNA 承担着定义细胞结构与功能的核心使命。通过一种名为 RNA 聚合酶的酶，DNA 被转录为 RNA。这一过程被称为转录。随后，核糖体这一分子机器会解读 RNA 编码的信息，并根据其指令合成蛋白质，从而完成翻译过程。

在人类细胞中，转录与翻译发生在不同的细胞区室：DNA 在细胞核中被转录为 RNA，随后 RNA 被运输至胞质中进行翻译。然而，在结构更为简单的细菌细胞中，由于缺乏细胞核，这两个过程不仅发生在同一区室，还能够同时进行。

尽管科学家此前对转录和翻译单独研究颇多，但对它们如何相互作用却知之甚少。这是因为传统技术如冷冻电子显微镜需要冻结样本，仅能提供静态图像。

EMBL 的杜斯（Olivier Duss）研究团队人工重现了细胞环境，通过单分子多色荧光显微技术首次动态观察 RNA 聚合酶和核糖体的交互过程。通过将这两种分子标记为荧光探针，当它们发生交互时会发出信号，显微镜便能实时捕捉这些动态影像。

研究人员发现，这两个分子机器之间可以通过一段长链 RNA 进行“远程沟通”。RNA 链就像连接两名攀登者的绳索，在保持距离的同时，让两者可以互相协作。此外，研究还表明，当翻译同时发生时，转录的效率会显著提升。

“能亲眼看到这些过程如何协作，令人无比兴奋。”杜斯表示，“这种合作产生了无法通过单一观察预测的新行为。”

研究团队下一步计划在活细胞中研究这些机制，并将更多细胞过程纳入研究范围。这不仅有助于更全面地理解细菌的基本生命过程，还可能为抗生素开发提供新策略。当前，抗生素耐药性是全球健康面临的重大挑战。通过同时针对两个分子机器进行干预，而非传统意义上仅靶向单一目标，有望规避耐药性问题。