密歇根大学 核糖体的30S亚基一旦其结合位点从RNAP出现，就可以动态地与新生的基因结合
转录因子和翻译起始因子有助于30S亚基在mRNA上的最初结合和保留，导致早期起始复合物的稳定
在翻译过程中，核糖体可以跟随领先的RNAP，建立转录-翻译耦合，并保持最佳的转录速度
在配体preQ1的存在下，转录-翻译偶联被破坏，令人惊讶地导致转录缓慢
信用:素拉吉特查特吉 为了更好地理解细菌中的核糖核酸是如何产生蛋白质的——并在设计新抗生素的过程中针对这些过程——研究人员将注意力转向这一过程在细菌中发生的独特方式
在真核细胞中，转录(脱氧核糖核酸链中的信息被复制到信使核糖核酸中的过程)和翻译(核糖体从核糖核酸合成蛋白质的过程)是两个连续的步骤
在细菌中，它们同时发生:当核糖核酸被核糖核酸聚合酶合成时，核糖体进入制造蛋白质
这种同步性允许所谓的“转录-翻译偶联”，其中第一个核糖体可以立即跟随转录RNA聚合酶并与之偶联
这是一个新的研究领域，有望为细菌特有的过程带来深刻的见解，在抗生素的设计中可以非常特异地针对这些过程
现在，密歇根大学的研究人员已经直接观察到这种耦合中以前隐藏的核糖核酸调节机制
由U-M化学系和U-M核糖核酸生物医学中心的博士后苏拉吉特·查特吉和阿德里安·肖维尔共同领导的这项研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上
新的结果有望对抗生素的未来设计产生重要的影响，这些抗生素可以靶向偶联机制而不是分别靶向转录或翻译过程
“随着核糖核酸成为我们日常生活中的一个主要因素——注意新型冠状病毒病毒基因组和对抗其复制的基因疫苗——我们正处于一个十字路口，核糖核酸和蛋白质在其无处不在的复合物中的相互作用成为未来药物的一个有吸引力的潜在目标，包括对抗耐药细菌菌株，”资深作者化学教授奈尔斯·沃尔特说
特别是，研究人员发现，调节新生基因的翻译会影响基因本身的下游合成
当翻译停止或延迟时，转录速度减慢，以避免只在细胞中降解的核糖核酸的过量产生
为了方便地调节翻译效率，研究人员利用了一种被称为翻译核糖开关的结构化核糖核酸的特征，这种核糖开关嵌入在炭疽杆菌的核糖核酸起点附近
这种核糖核酸在结合特定的小配体时会改变结构，以减少对环境信号的翻译
目前的研究表明，核糖开关——通常被认为只影响翻译——实际上可以通过利用它们的耦合来调节翻译和转录
通过使用核糖开关配体来减缓翻译起始，或者使用抑制剂来延迟或停止翻译，科学家们观察到了对核糖核酸聚合酶速度的影响
作者扩展了单分子荧光显微技术的组合，以监测不同偶联阶段转录和翻译机制的动态相互作用
他们还开发了一种独特的策略来实时直接观察转录-翻译耦合，检测小核糖开关控制更大的转录和翻译机制
因此，这项工作超越了以往的基于结构的研究，并赋予其生命，以前的研究只提供了已经耦合的机械的快照
研究人员称，他们的结果为未来的核糖核酸研究奠定了重要基础
他们解释说，其他细胞因子如何有助于建立和维持转录-翻译偶联的问题仍然是个悬而未决的问题，提出了有待研究的问题
这项工作也可以为其他病原生物的类似生物过程带来新的见解
查特吉说:“看到巨大的转录和翻译机器是如何由细菌中受控基因表达过程的微小基因控制的，这很有趣。”
查特吉和肖维尔是U-M化学系沃尔特实验室的高级博士后研究员
他们分别对翻译和转录核糖开关感兴趣
在这项研究中，他们结合了他们的知识和兴趣的各个方面的耦合
“对我来说，这与其说是关于细菌，不如说是关于翻译和转录的生物过程，”乔维尔说
“基因调控是一个及时协调的过程，同步化是细菌适应外部威胁的关键
" 查特吉、肖维尔和沃尔特也加入了研究生柴犬·丹帕特和合作者俄亥俄州立大学的伊琳娜·阿特西莫维奇教授的行列
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