デューク大学のハシム・M・アル・ハシミ教授が率いる科学者チームが実施した研究は、転写のマスターレギュレーターとして機能するRNAポリメラーゼとして知られる分子機械に焦点を当てていました。この分子機械は、DNAの遺伝コードを読み取り、それをテンプレートとして使用して、タンパク質合成のために遺伝的指示を細胞の他の部分に運ぶmRNA分子を構築します。
転写中の課題の1つは、RNAポリメラーゼが滑り込んだり失速したりする可能性があり、mRNA合成のエラーと細胞の遺伝情報の潜在的に有害な突然変異をもたらすことです。これらのエラーを防ぐために、細胞は「分子ルーラー」として知られるRNAポリメラーゼ内の領域を含む洗練された校正メカニズムを採用しています。
アル・ハシミ教授と彼のチームは、分子ルーラーが正確な測定ではなく、転写が誤って進行しているときにRNAポリメラーゼが迅速に「感知」できるようにする動的な立体構造の変化によってその精度を達成することを発見しました。この柔軟性により、mRNA分子の永続的な変化につながる前に、エラーが検出され、修正されます。
研究チームは、分子ルーラーの動的な性質と転写忠実度の維持におけるその役割を明らかにするために、単一分子蛍光共鳴エネルギー移動（SMFRET）や分子動力学シミュレーションなどの高度な生物物理学的手法を使用しました。これらの手法は、転写中に発生する構造的変化に関するリアルタイムの洞察を提供し、科学者が分子ルーラーを行動することを観察することができました。
調査結果は、細胞プロセスにおける構造的ダイナミクスと生物学的機能との重要な相互作用に新たな光を当て、情報伝達の精度を確保するために細胞が使用する分子メカニズムの優雅さと精度を明らかにします。これらのメカニズムを理解することは、DNAからRNAの転写の誤りから生じる遺伝的疾患および障害を理解し、潜在的に治療することに潜在的な意味を持っています。
名誉あるジャーナルNatureに掲載されたこの研究は、複雑な細胞プロセスの理解を深める際に、化学、生物学、および物理学の界面で学際的な研究の重要性を強調しています。細胞情報移転の秘密を明らかにすることにより、科学者は遺伝学の分野での革新的なアプローチへの道を開き続け、疾患の診断と治療のための新しい道を開きます。
