DNA 不只双股螺旋？超螺旋 DNA 转录维持稳定染色体结构

基因转录是生成生物体所需蛋白质的关键过程，DNA 转录不仅受到酵素的化学作用催化，DNA 构造的物理特性也会影响转录进行。一旦 DNA 结构不稳定可能造成转录异常，甚至染色体异位的疾病后果。

当 DNA 要转录成 RNA 时，RNA 聚合酶（RNA polymerase, RNAP）会结合至单股 DNA 模板以合成 mRNA。过去研究认为 RNAP 数量越多，DNA 转录速度越快。

近期美国伊利诺大学香槟分校（University of Illinois Urbana-Champaign, UIUC）物理学团队研究，提出 DNA 转录程度不仅受到 RNAP 影响，另外转录因子（transcription factor）也会参与双股 DNA 结构松绑的过程，这些关键蛋白对于维持染色体结构，避免染色体异常造成遗传性疾病扮演重要角色。

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调控 DNA 转录 2 关键酵素：RNA 聚合酶、转录因子

由于 DNA 是双股螺旋构造，因此其执行转录作用的速度便受到结构松绑程度影响。这项研究透过物理模型模拟，指出双股螺旋 DNA 会进一步行成超螺旋结构，而影响 DNA 转录速度的 2 个关键蛋白，分别为 RNAP，以及基因转录因子。

过去研究认为 RNAP 数目越多，DNA 转录速度也会越快。此模型则进一步指出，随着 RNAP 数目增加，单一 RNAP 要执行转录作用的难度会增加，因为 RNAP 会召集 mRNA 单元与 DNA 模板结合，当整体质量增加会使得 DNA 的扭力变大。“如同同时要扭转多条橡皮筋的扭力，比扭转单条来的大”研究团队 Purba Chatterjee 博士解释道。

其次，转录因子也调节双股螺旋的结构特性。转录因子不仅会调控 RNAP 数量使 DNA 模板不至于过载，此外，当转录因子与 DNA 模板结合，会扮演像拧毛巾两端的结，维持 DNA 的超螺旋结构；解除结合则会松绑，使 RNAP 在模板上得以继续向前移动。