原核生物的基因調控
操縱基因(operator)
/ OP-er-ay-ter /
想像一間工坊的門口,門旁有個小托架,守衛可以站上去把守。守衛站在那兒時,就實實在在地擋住門口,誰也進不去開工;他一走開,門就通了。操縱基因就是嵌在DNA裡的那個小托架——一段短而特定的序列,調控蛋白可以坐上去,藉此控制工作是否開始。
具體說,操縱基因是位於操縱子啟動子上、或緊挨著啟動子的一段短DNA序列。一種調控蛋白——最著名的是阻遏蛋白——識別操縱基因的精確序列並緊緊結合上去,就像手嵌入一個特定模具的握把。由於操縱基因與RNA聚合酶需要落腳的位置相重疊、或正好在其下游,結合在那裡的蛋白就擋住聚合酶、使轉錄無法開始,好比一輛停著的車堵住了車道。把那個蛋白移走或釋放,聚合酶就能自由開始。操縱基因本身不編碼任何蛋白質;它純粹是一個控制位點,是供調控蛋白停靠的、可被辨認的地址。
操縱基因是細菌負調控的物理核心——正是這段DNA被佔據或騰空,從而把操縱子關掉或打開。它讓「基因開關」這個抽象想法,化作蛋白質與一段精確序列之間具體的分子握手。研究操縱基因讓生物學家明白了蛋白質如何按序列特異性地讀取DNA,而這套識別邏輯貫穿了整個基因調控。
在乳糖操縱子中,乳糖阻遏蛋白夾住與啟動子重疊的那個操縱基因。阻遏蛋白停在那裡,RNA聚合酶就無法向前推進,於是操縱子一直關著,直到某種東西把阻遏蛋白撬下來。
操縱基因是供調控蛋白停靠的地址,而不是編碼蛋白質的基因。
儘管名字叫「操縱基因」,它並不是一個基因、什麼也不編碼——它是一個DNA結合位點。不要把它與調控基因混淆,後者是另一個基因,編碼那個結合操縱基因的蛋白質。
又稱
另見