Cell:揭示生长中的细胞加快转录速度的机制

      研究者发现，生长中的细胞之所以能产生所需的RNA，是因为一种名为RNA聚合酶Ⅱ(RNAPII)的关键酶的可用性在不断增加，而这种酶的可用性会随着细胞大小的增加而增加。

      与不断扩张的公司增加劳动力的方式类似，细胞在增大时也必须提高内部生物分子的产量，以保持健康。20世纪70年代，生物学家发现，这种规模化的生物合成取决于更快的转录速度。然而，在此后的半个世纪里，加快转录速度背后的机制仍不清楚。

      如今，在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学的研究人员成功地破解了这一难题。他们发现，生长中的细胞之所以能产生所需的RNA，是因为一种名为RNA聚合酶II(RNAPII)的关键酶的可用性在不断增加，而这种酶的可用性会随着细胞大小的增加而增加。这种酶与DNA结合，制造信使RNA(mRNA)，一种向细胞的蛋白制造工厂传递指令的重要分子。相关研究结果近期发表在Ce11期刊上，论文标题为“RNA polymerase II dynamics and mRNA stability feedback scale mRNA amounts with cell size"。

      这样，不同大小的细胞就能按比例将其生物分子保持在近乎恒定的浓度，并在生长过程中继续高效运作。除了为基本的细胞生物学带来新的启示之外，这些发现还具有重要意义，因为生物合成比例放大的破坏很可能在细胞退化、导致疾病和衰老的过程中扮演重要角色。

      论文第一作者、斯坦福大学人文与科学学院生物学教授Jan Skotheim实验室博士后研究员Matthew Swaffer说，“在这项新的研究中，我们回答了一个长期存在的问题:转录是如何随细胞大小而增加的?随着细胞的生长和变大，它们需要增加内部一切物质的合成，如今我们对其中的过程和机制有了更好的了解。”

      在他们的研究中，这些作者还发现了一种补充机制，当细胞变得太大，RNAPII根本不够用时，这种机制就会启动。以某种方式，mRNA分子的稳定性增加了，使细胞至少能暂时保持整体生物学平衡，从而延长其寿命。

       Skotheim说，“转录几乎与细胞大小成正比，因为在较大的细胞中，RNAPII分子数量的增加会推动转录的增加，但这对最大的细胞来说是不够的。我们发现了一种新的反馈机制，当mRNA的浓度开始下降时，它就会稳定下来。这两种机制共同作用，能够在很大的细胞大小范围内维持mRNA浓度。”