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物质的运动遵循着简单而又统一的规律，体现为物理学公式的简洁、完备和优美。生命，作为物质存在的一种形态，也应遵循同样的物理规律。然而，面对生命的机理问题，我们经常手足无措，望而却步。似乎生命体过于复杂，超出了物理学的美学追求。然而，换一个角度来看，生命分子机器的构造方式和运转机理，是源自数十亿年的进化，是对物理学规律的完美运用。其精其妙，非“鬼斧神工”可拟。

典型的例子是转录机器。它动态响应细胞信号，控制着基因以合适的速率起始转录。换言之，它控制了遗传信息向生理功能转换的基旋律。转录及其调控，是一个人们“熟知”的经典领域，却也是一个迷雾重重的前沿领域。阐明转录机器的运转机制，明确转录机器对细胞信号的编码和译码机制，是转录研究的核心任务。梳理近年来的研究进展，了解研究现状和发现待解决的问题，将有助于判断未来的方向、明确我们的使命。

《转录机器: 绳上舞者》一文，扼要介绍了真核生物转录机器的研究新进展，内容涵盖结构、动力学、信号转导等多个领域，着重呈现了看似大相径庭的新发现。结构研究揭示了转录机器的基本架构，核心争议在于媒介子(也称中介体复合物) 的信号传递方式——“变构效应”抑或“招募导引”；超级增强子的可能工作机制包括令人遐想的“液相分离”和“精确协作”；“转录钟”研究揭示了转录动力学的基本特征；转录爆发现象的发现，带来了转录调控机制的“调频”与“调幅”之争——前者得到了更多的支持。此外，该文也概述了转录研究的技术困难和理论模型，提供了基于系综统计方法的研究策略，并介绍了转录机器的理想模型。转录机器是对物理学定律的运用与平衡，遵循了什么样的原则，发人深思。

图1   转录机器: 绳上舞者

图2   转录机器的理想化模型

王耀来，江南大学理学院校聘副教授，理学博士，毕业于南京大学物理学院。主要从事物理学、数学与生命科学的交叉课题研究与教学。研究兴趣在于细胞与分子生物学的基础性问题，目前主要研究转录机器的结构、功能、运转动力学及其信号转导机制。论文发表在Biol. Rev.，Nucleic Acids Res.，Biology 等期刊上。

刘锋，南京大学物理学院教授。1998年于南京大学获得理学博士学位。1999年至今一直在南京大学物理系（学院）工作。从事理论生物物理的研究，探究基因表达、细胞信号转导和认知行为的动力学及其调控机制，当前主要研究基因转录爆发、p53信号转导网络、空间导航的神经环路机制等。论文发表在Sci. Adv.，PNAS，J. Neurosci.和Phys. Rev. Lett. 等期刊上。

《物理学报》2020年电子期刊，点击下图即可阅读。