這是科學家之間的一場“拼圖”競賽。對于科學而言，RNA聚合酶相當于細胞的CPU（中央處理器），了解它的結構和工作機制，就能夠了解生命最底層的核心本質。
中國科學院分子植物科學卓越創新中心張餘研究團隊、王佳偉研究團隊和浙江大學馮钰團隊合作，成功解析了真核生物的第四個RNA聚合酶結構，這是分子生物學和植物科學基礎前沿領域的一項重大突破。2021年12月24日，研究成果發表在國際權威期刊《科學》。
【美國科學家因解析RNA聚合酶II的結構獲得2006年諾貝爾化學獎】
植物有5個RNA聚合酶，從2000年到2015年，美國和德國科學家相繼解析出了前三個RNA聚合酶的三維結構，其中美國科學家羅傑·科恩伯格還因解析了RNA聚合酶II的結構，榮獲2006年諾貝爾化學獎。然而，由于幾億年前，第四個RNA聚合酶在進化中獨立成了一個新的分支，其生理功能與前三個有顯著差別，其三維結構和工作機制一直難以得到解答。
第四個RNA聚合酶在抑制基因組轉座子的過程發揮着核心作用。轉座子最早由美國遺傳學家芭芭拉·麥克林托克發現。在動植物基因組中，含有大量的轉座子區域，比如水稻有35%，玉米高達85%，人類則是接近50%。轉座子能夠在宿主基因組中“複制和粘貼”自己的DNA，以達到其自我“繁殖”的目的，轉座子的活動會對基因組的穩定性構成嚴重威脅。麥克林托克的這一發現最終為她赢得了1983年諾貝爾生理學及醫學獎。
【分離純化植物的第四個RNA聚合酶樣品是最大的瓶頸】
“解析第四個RNA聚合酶三維結構的最大難點在于獲得蛋白質樣品，這也是困擾國内外科學家20年的技術瓶頸。”張餘告訴解放日報·上觀新聞記者，植物體内有兩萬餘種蛋白質，而第四個RNA聚合酶的含量極低，此前一直難以被分離提純。
張餘研究員從博士後起就一直琢磨這一科學問題，轉機發生在與王佳偉的一次談話中。不同專業方向的碰撞，使得兩位年輕人決定創新實驗方法——改造植物懸浮細胞，來獲得第四個RNA聚合酶的蛋白樣品。
張餘（左）與王佳偉在讨論
在研究論文的第一作者、博士生黃坤的不懈努力下，合作團隊純化分離到了高品質的第四個RNA聚合酶蛋白質複合物樣品，并解析了其三維結構。
張餘介紹，這個複合物就像兩個工廠中的房間，其内部靠一條“隧道”來連接配接，一個工廠中的房間的産品（單鍊RNA），通過“隧道”傳遞到另一個工廠中的房間，繼續完成第二條鍊的合成。它們協作生産出的雙鍊RNA分子，可以幫助植物細胞精準地給轉座子DNA标記甲基化“烙印”。
“生命實在是太奇妙了，它的工作原理有點像雙面列印機，先列印一面，然後再列印另一面。”王佳偉至今清晰記得，一個周末，他和張餘第一次看到該複合物的三維結構時的興奮和激動，“能夠取得可能寫進教科書的原創成果，是做科研的最大樂趣。”
“相比國外實力雄厚的科研團隊，這兩支年輕的研究團隊人不算多，參與的人員隻有個位數，但他們此次的工作很不簡單，不僅解決了一個重大的科學問題，而且對于人們了解植物和動物的進化，以及生命的本質，都有着重要的參考價值。”中國科學院分子植物科學卓越創新中心主任、中國科學院院士韓斌說。