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在最近一期的《核酸研究》上，研究人員通過單分子尺度的體外實(shí)驗(yàn)首次證實(shí)了DNA轉(zhuǎn)錄過程中的雙超螺旋域模型，這一研究的結(jié)果將有望深化我們對(duì)于生命領(lǐng)域中遺傳過程調(diào)控的理解。

整篇文章的主題是關(guān)于RNA聚合酶（RNAP）在轉(zhuǎn)錄過程中對(duì)DNA超螺旋結(jié)構(gòu)的影響。研究人員使用單分子可視化方法，詳細(xì)研究了RNA聚合酶與DNA相互作用時(shí)的雙螺旋結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化過程。他們發(fā)現(xiàn)RNA聚合酶能夠有效地將所有的超級(jí)螺旋結(jié)構(gòu)合并成一個(gè)大的固定螺旋，并且在轉(zhuǎn)錄過程中會(huì)在上游和下游同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的超級(jí)螺旋結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)的密度是相等的。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)RNA轉(zhuǎn)錄對(duì)于DNA超螺旋的誘導(dǎo)并非必需，即使去除RNA轉(zhuǎn)錄物，RNAP仍然能夠繼續(xù)誘導(dǎo)超螺旋的形成。

圖源： doi.org/10.1093/nar/gkad1181

RNA聚合酶能夠有效地將所有的超級(jí)螺旋結(jié)構(gòu)合并成一個(gè)大的固定螺旋

RNA聚合酶在綁定到DNA上時(shí)能夠有效地將所有超級(jí)螺旋結(jié)構(gòu)合并成一個(gè)大的固定螺旋。

在RNA聚合酶與DNA結(jié)合的情況下，研究人員發(fā)現(xiàn)RNA聚合酶能夠有效地將所有的超級(jí)螺旋結(jié)構(gòu)合并成一個(gè)大的固定螺旋。

在轉(zhuǎn)錄過程中會(huì)在上游和下游同時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的超級(jí)螺旋結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)的密度是相等的

在維持SxO濃度恒定并添加四種核苷酸以重新啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄過程的過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄過程中會(huì)在上游和下游產(chǎn)生相應(yīng)的超級(jí)螺旋結(jié)構(gòu)，并且它們的密度是相等的。

在添加RNase A之后，超螺旋的數(shù)量并未減少，而是繼續(xù)增加，表明RNA轉(zhuǎn)錄物并不是超螺旋形成的必要條件。

RNA轉(zhuǎn)錄對(duì)于DNA超螺旋的誘導(dǎo)并非必需，即使去除RNA轉(zhuǎn)錄物，RNAP仍然能夠繼續(xù)誘導(dǎo)超螺旋的形成。進(jìn)一步的模擬結(jié)果顯示，RNA轉(zhuǎn)錄物的存在并不會(huì)顯著提高RNAP誘導(dǎo)超螺旋的能力。

研究者得出結(jié)論，RNA轉(zhuǎn)錄物或R環(huán)并不主導(dǎo)轉(zhuǎn)錄過程中上游和下游超螺旋的生成。RNA轉(zhuǎn)錄物的存在可能增加了RNAP旋轉(zhuǎn)阻力，但這不是決定性的因素。該研究的發(fā)現(xiàn)為我們提供了一個(gè)全新的視角，更深入地理解DNA轉(zhuǎn)錄過程中的結(jié)構(gòu)特征和機(jī)制，未來，這些發(fā)現(xiàn)可能為疾病治療和基因編輯技術(shù)的發(fā)展帶來新的啟示。

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