增強子(enhancer)
假設你客廳那盞燈的開關可以裝在廚房、裝在樓上、甚至背朝牆倒著裝,卻仍然能控制那盞燈。對佈線來說這聽起來荒唐,但許多基因恰恰就是這樣被控制的。增強子是一小段DNA,它能增強一個基因的轉錄,哪怕它遠離那個基因坐著,在基因之前或之後,朝哪個方向都行。
增強子是一簇轉錄因子結合位點——一片DNA,往往幾百個字母長,上面帶著幾個識別序列。當細胞裡有合適的激活因子時,它們就結合到這些位點上,聚成一個小小的蛋白質結。一個在幾千甚至上百萬個字母之外的開關如何搆到它的基因?這個謎由DNA成環來解開:染色體彎回到自身,使帶著結合激活因子的增強子被帶到與基因啟動子物理接觸的位置,而中間的那段DNA則鼓成一個環凸出來。中介體複合物和建築蛋白幫著把這個環撐住,激活因子隨即把它們的助推遞給啟動子上的聚合酶。環會不會形成本身也受控制,而增強子的影響範圍通常被絕緣子圍起來,好讓它只作用於正確的基因。
增強子正是動物基因調控大部分動作真正所在的地方。單一一個基因可能聽命於許多增強子,每一個都是一個獨立的模組,在不同的組織或時刻把基因開啟——一個增強子管發育中的心臟,另一個管肢體,再一個管應激。正是這種模組性,使得增強子裡的突變——而非蛋白編碼基因本身的突變——是個體之間、物種之間許許多多差異以及許多疾病的根源:蛋白質本身沒問題,但它被造在了錯誤的地方、錯誤的時刻、或造了錯誤的量。人之所以不同於黑猩猩,人們認為很大程度上來自增強子的改變,而不是蛋白質的改變。
為我們的肢體定型的Shh基因,有一個增強子坐在大約一百萬個字母之外,藏在另一個完全不同的基因內部。這個遙遠增強子裡的一個字母改變就會造成多出來的手指和腳趾——基因本身正常,只是它的開關出了毛病。
一個遙遠的開關靠DNA成環搆到它的基因——而一個基因可以有許多這樣的開關。
增強子以順式發揮作用——它控制的是同一條DNA分子上、它能成環搆到的那個基因,而不是另一條染色體拷貝上的基因。「遠距離起作用」不等於「對什麼都起作用」;絕緣子和環的幾何形狀讓它瞄準目標。