转录-翻译偶联（transcription-translation coupling，TTC）与因子依赖型转录终止（factor-dependent transcription termination，FDT）是细菌基因表达调控的两大机制。当外界环境发生变化时，细菌能够通过协同这两个过程，实现对转录和翻译的高效调控，从而快速适应复杂的环境变化。作为生物三域（细菌、古菌、真核生物）中的重要组成部分，古菌的发现为揭示生命起源与演化历程提供了全新视角。然而，与细菌相比，目前对古菌基因表达调控机制的研究仍较为有限，尤其是古菌中是否存在类似细菌的TTC机制尚不明确。
近日，中国科学院上海免疫与感染研究所王程远研究团队与俄罗斯人民友谊大学Vadim Molodtsov教授共同在hLife发表了题为“Structural insights from the bacterial world: Coordination of transcription-translation coupling and transcription termination in Archaea”的评论文章（图1）。该文章系统总结了细菌和古菌在转录-翻译偶联及因子依赖型转录终止复合体结构方面的最新研究成果，重点比较了二者在这些关键调控机制上的异同点。基于结构生物学证据，作者探讨了古菌中潜在的TTC机制及其结构模型，为理解古菌基因表达调控提供了新思路。
图1 论文标题及作者信息
文章通过系统比较细菌TTC、因子依赖型转录（Rho依赖型转录终止）终止复合体以及古菌因子依赖型转录终止（FttA依赖型转录终止）复合体的结构特征，揭示了三者在分子机制上的共性与特性（图2）。结构分析表明，这些效应因子（包括核糖体、Rho因子和FttA蛋白）均定位于RNA聚合酶（RNA polymerase，RNAP）的RNA出口通道外侧，通过其固有的酶活特性（如转位酶或内切酶活性）对转录延伸复合物（TEC）施加机械应力，进而调控转录进程。值得注意的是，该过程在三域生物中均依赖于NusG家族转录因子的桥梁作用——作为三域生命唯一保守的转录因子，其在古菌中被称为Spt4/5（真核生物同源物为DSIF复合体）。细菌通过共享相同的NusG介导的调控"模板"，实现了转录-翻译偶联与因子依赖型转录终止这两个截然不同过程的动态协同。这种模块化调控机制显著增强了mRNA合成与翻译过程的耦合效率，使生物体能够根据环境信号实时调节蛋白质合成通量。
图2 细菌与古菌中转录-翻译偶联（TTC）与因子依赖型转录终止（FDT）复合物的结构模型示意图
文章基于结构比较与进化分析，提出了古菌中潜在TTC机制的核心假说：古菌Spt4/5可能通过其KOW结构域同时介导RNAP与核糖体的物理互作，类似于细菌NusG在TTC中的介导作用；古菌RNAP特有的stalk结构域可能发挥类似细菌NusA因子的功能，通过动态构象变化促进转录-翻译复合体的组装与稳定；古菌特有的FttA终止因子可能通过竞争性结合Spt4/5，在FDT与TTC之间建立分子开关。
该文为解析古菌这一"简化真核系统"中转录与翻译的协同机制提供了全新框架，其进化保守性暗示三域生物可能起源于共同的转录调控原型。
作者简介
李若璇 博士研究生
第一作者
机构：中国科学院上海免疫与感染研究所
研究方向：古菌转录翻译偶联机制解析
Vadim Molodtsov 教授
通讯作者
机构：俄罗斯人民友谊大学
研究方向：细菌基因转录调控
王程远 研究员
通讯作者
机构：中国科学院上海免疫与感染研究所
研究方向：极端环境微生物、致病菌新型转录调控及抗生素开发
引用格式：Li R, Molodtsov V, Wang C, et al. Structural insights from the bacterial world: Coordination of transcription-translation coupling and transcription termination in Archaea. hLife 2025; https://doi.org/10.1016/j.hlife.2025.05.007.
期刊简介
hLife 由高福院士、董晨院士和Jules A. Hoffmann教授（2011诺奖获得者）领衔，是中国科学院微生物研究所主办，中国生物工程学会，浙江大学陈廷骅大健康学院，西湖大学医学院，上海市免疫治疗创新研究院和广州霍夫曼免疫研究所联合支持，与国际出版商爱思唯尔合作的健康科学领域综合性英文期刊。
hLife 聚焦健康科学领域的前沿进展，旨在促进基础研究与临床应用的融合发展。期刊发表与医学相关各研究领域最新成果，学科领域包括（但不限于）病原生物学、流行病学、生理学、免疫学、结构生物学、疾病监测、肿瘤、药物、疫苗和健康政策等。
hLife是一本金色开放获取期刊，月刊出版；2022年成功入选“中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊”；2023年11月正式创刊；2024年5月被DOAJ收录；2024年8月被Scopus收录；2024年10月入选“首都科技期刊卓越行动计划——重点英文科技期刊支持项目”；2025年6月入选“2025年度支持高水平国际科技期刊建设-强刊提升”项目。
2026年前hLife接收的稿件免收文章处理费（APC）。
期刊网址：
https://www.sciencedirect.com/journal/hlife
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