认识真核生物细胞内使基因转录的蛋白质分子机器

——2006年诺贝尔化学奖工作介绍

(节选)

北京大学蛋白质科学中心，北京大学生命科学学院张萌与教授昌增益在《2007科学发展报告》发表了一篇题为“认识真核生物细胞内使基因转录的蛋白质分子机器——2006年诺贝尔化学奖工作介绍”的文章。2006年诺贝尔化学奖授予了美国科学家罗杰•科恩伯格(Roger D. Kornberg)，以表彰他在揭示真核生物细胞内使存储于DNA分子中的遗传信息进行转录的蛋白质机器的作用机制方面所做出的突出贡献。文章简要回顾了有关研究工作的历史、主要发现、以及未来的部分研究方向。

文章介绍说，罗杰•科恩伯格小组获得的突破性的进展始于2001年。这一年他们不仅成功测定了含有10种亚基的酵母RNA聚合酶三维空间结构，而且还获得了处于“延伸状态”的RNA聚合酶（包括了由10种亚基组成的聚合酶、DNA模板和产物RNA）的空间结构。这些结构信息的获得，使得人们能够在分子水平去试图回答RNA聚合酶作用的以下问题：10种亚基的空间组合方式、DNA模板的结合位点、使核苷酸单位共价连接形成磷酸二酯键的活性位点及结构特征、使模板DNA及新合成的RNA分子移位的可能结构特征等等。后来的研究表明，酵母和人体细胞中的RNA聚合酶各对应亚基之间的氨基酸序列高度相似，因此它们之间的空间结构也应该高度相似，所以酵母RNA聚合酶结构的测定对研究人体细胞中的同一类酶具有极其重要的参考价值。

最后，文章在展望该领域今后的发展中指出：对使转录发生的蛋白质分子机器作用机制的认识还远没有结束。认识真核细胞的转录过程，特别是其特异调节机制，是理解细胞分化、癌变等重要生物学过程的关键。参与真核生物转录这一复杂过程该过程的蛋白质分子有近百种；在RNA聚合酶发挥功能的不同阶段，与其相互作用的蛋白质也不同（参考图2）。包括罗杰•科恩伯格工作在内的发现尽管使我们对这一关键生命现象的认识大大往前跨进了一步，但故事还远未结束。（摘自中国科学院“科学发展报告”课题组撰写的《2007科学发展报告》）