私達のセルで作り出されるたくさんの蛋白質の少数は忠実に DNA からの遺伝情報をコピーする一義的な機能がある酵素の RNAポリメラーゼ (RNAP) 重要です。
実際は、すべての有機体は RNAP によって - 細菌から人々への蛋白質の統合の複雑なプロセスを始めるために - 決まります。 細胞生物学に於いての重大な役割にもかかわらず、基本的な質問は RNAP の酵素が実際にどのようにについて働くか残ります。
ここでウィスコンシンマディソンのスタンフォード大学そして大学からの科学者は困惑の部分を解決しました。 ジャーナルセルに書いて、調査チームは RNAP の分子が DNA の二重螺旋に沿う特定のサイトで頻繁な休止をすることが分りました。 見つけるこれは RNAP の酵素が DNA から RNA に定期的にたくさんの短い停止 (「いたるところにある休止」) に遺伝情報の転写の重要なタスクを遂行するとき作るチームの 2003 年の発見のかかとに来ます - プロセスはトランスクリプションを呼出しました。
「遺伝子のトランスクリプションひどく重要です」、は調査の共著者を生物科学とスタンフォードの応用物理の教授言いましたスティーブン M. Block。 「それは頭脳のセル間の相違をか中心またはレバー定めるものがです。 セルすべてに同じ DNA が丁度ありますが、それらを別にする何が彼らが異なった蛋白質のために」。コードする異なった遺伝子を転写することです
DNA へのから RNA 蛋白質への
蛋白質の統合はすべての有機体で著しく類似しています。 それは DNA - 段 (か 「ベース」) 省略 A、 T、 G および C. によって知られている 4 つの化学単位から成りなさい有名な梯子型の二重螺旋から開始します。 典型的な DNA の分子は生命の間必要である、たくさんの蛋白質を符号化するたくさんの遺伝子を含んでいます。 各遺伝子は一組の特定の蛋白質を構築するための明示命令を運ぶ一義的なシーケンスで配列される DNA ベースから成っています。 しかし 1 つはそのシーケンス - A.c. の代わりになる T 例えば - の文字を深刻な病気か生まれつきの障害を引き起こす傷つけられた蛋白質を作り出すことができます置き違えました。
RNAP の酵素が遺伝子が見つけられる DNA の二重螺旋の小さいセクションを解凍するとトランスクリプション、蛋白質の統合の第一歩は、始まります。 酵素は化学的に (「転写します」) 遺伝子 1 ベースを一度にコピーすることによってそれから RNA の新しい補足の繊維を構築しま。 RNAP は全体の遺伝子シーケンスが実際の蛋白質を構築するためのテンプレートとして役立つ符号化された RNA に転写されるまで DNA の繊維に沿って移動し続けます。
ナノテクノロジー
処置の RNAP を観察するためには、ブロックおよび彼の同僚はスタンフォード彼の実験室で収容される特注の 「光学トラップ」を使用します。 この敏感な器械は研究者が赤外線ライトの微細なビームの DNA そして RNAP の個々の分子を引っ掛けることによってリアルタイムのトランスクリプションを観察することを可能にします。
「私達の測定ナノメーター - 単一の水素原子の幅の 10 分の 1 に正確説明される」、はブロックです。 「そのスケールで RNAP の酵素を調査するとき、 DNA に沿ってしばらく移動する、それから明らかな理由もなく停止するようですことを検出し。 私達が既に把握したある休止。 1,000 のベース毎にまたはそうそして最後に 30 分まで起こる実際に長い物は頻繁に酵素が間違えると発生します。 それから、それは間違いをバックアップし、訂正するなります。 しかしそれらの各自のため、約 1 第 2 だけを持続させ、 100 つのベース毎にまたは発生する従ってであり、大体 10 のいたるところにある休止 - 役割はです実際にミステリーの何か」。
シーケンス扶養家族
答えを、クリスティーナ M. ハーバート見つけるためには、ブロックの実験室の大学院生およびセルの主執筆者は 2 つのタイプの RNAP の長い休止 - 簡潔に酵素の逆方向遺伝子の規則と関連付けられる 「撤回休止」のの 1 つを誘発する特別な 240 ベースペアシーケンスを使用して、作成された実験 DNA のテンプレート調査します; または 「ヘアピン休止は時々形作る小さいヘアピン型の構造の」、 RNA の繊維がそれ自身に結合すると指名しました。
「クリスティーナ続けて何回も繰り返される同じ 240 ベースペアシーケンスが 8 回あるこれらの全く涼しい DNA のテンプレートをと」はブロック言いました作りました。 RNAP の分子がテンプレートに接続したときに、予測されるように動作しま、バックトラッキングおよびヘアピン休止のサイトの全然簡潔に休止し、実際にヘアピンをバックトラックしないか、または形作ります。