基礎與生命的分子觀
基因表現(gene expression)
擁有一個基因,和使用它,是兩碼事。基因表現是指:一個基因裡的資訊被讀出、並變成一個能影響細胞的有功能產物的整個過程。一個靜靜躺在DNA裡的基因什麼也不做;表現就是把它喚醒、抄錄它、並讓它的產物去做事的那個動作。
對一個編碼蛋白質的基因來說,這條路線有兩段主要的旅程,你會一次又一次地遇到。第一段是轉錄:一種酶讀取這個基因的DNA,造出一份匹配的RNA副本,即信使RNA。第二段是翻譯:核糖體每次讀取這份信使RNA上的三個字母,按指定的順序把胺基酸連起來,造出蛋白質。有些基因止步於第一段,因為它們的最終產物本身就是一段有功能的RNA。最關鍵的是:表現在每一步都被嚴密調控——細胞控制轉錄是否啟動、RNA如何被加工、它能存活多久、是否被翻譯、以及蛋白質此後會發生什麼。
基因表現正是單一基因組得以建造出整個生物體的原因。每個細胞都攜帶相同的基因,但每種細胞類型表現的是它自己那一套特徵性的子集,這就是為什麼DNA完全相同的肌肉細胞和神經細胞會變得如此不同。生物學、發育和疾病的大部分內容,歸根結底都是一個關於「哪些基因被表現、何時、何處、表現多少」的故事,這也是為什麼測量和控制表現,處在現代分子生物學的中心。
當你吃下一頓含糖的飯,某些細胞會在幾分鐘內打開胰島素基因的表現——把DNA轉錄成RNA,再翻譯成胰島素蛋白。當血糖回落時,同樣的這些基因又重新安靜下來。
表現是動態的:基因會隨需求被打開和關閉。
並非所有被表現的基因都製造蛋白質。許多基因表現為有功能的RNA(如核糖體RNA、轉運RNA和各種調控RNA),它們從不被翻譯;表現指的是生產出該基因的功能產物,無論那個產物是什麼。
又稱
另見