原核與真核轉錄
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細菌和你自己的細胞都把 DNA 讀成 RNA,但所處條件大不相同。細菌是一間敞開的大房間——DNA、核糖體和其他一切共享同一空間。真核細胞更像一座帶獨立圍牆金庫的大樓:DNA 待在細胞核內,與細胞其餘部分隔開。僅這一項建築上的差異,便層層級聯出兩種轉錄風格之間幾乎全部的對比。
隨之而來的差異有好幾條。細菌對所有基因只用一種 RNA 聚合酶;真核生物用三種各有專長的。細菌聚合酶相當直接地識別它的啟動子(借助 σ 因子);真核聚合酶無法獨自啟動,需要先組裝起一組通用轉錄因子。最引人注目的是,由於細菌沒有細胞核,核糖體可以在一條 mRNA 還在被轉錄時就開始翻譯它——轉錄與翻譯是偶聯的。在真核生物中,兩者在空間與時間上被分開:轉錄在細胞核內進行,轉錄本在那裡被加工(加帽、加尾、剪接),只有做好的 mRNA 才被運到細胞質中去翻譯。
這些差異並非瑣碎的冷知識。它們解釋了為何真核基因可攜帶內含子並發生可變剪接,而細菌基因通常不能;為何真核生物的基因調控普遍更精細;以及為何許多抗生素能打擊細菌的轉錄機器而不傷及我們。它們還讓細胞核看起來不像是一個隨意的隔間,而更像一道質檢關卡,讓轉錄本在被使用之前先得到編輯與檢查。
在細菌裡,有時能看到核糖體攀附在一條 mRNA 上、從一端開始造蛋白質,而 RNA 聚合酶還在另一端書寫——這種景象在你的細胞裡不可能出現,因為核膜把這兩步關在不同的房間裡。
細菌可在轉錄的同時翻譯一條 mRNA;核膜使這在真核生物中無法發生。
「原核生物」是一個方便的統稱,涵蓋細菌和古菌;古菌的轉錄機器其實比細菌更接近真核生物,因此「原核轉錄」通常特指細菌那一種。