原核生物的基因調控

σ因子(sigma factor)

/ SIG-muh; sigma /

想像一名送貨司機,他會開車,卻完全不知道該去哪些地址——為此他需要一張路線卡。給他一張路線卡,他就去麵包店;換一張,他就去藥房。細菌RNA聚合酶的核心就像這名司機:它會轉錄,可單憑自己找不到該從哪些基因起步。σ因子就是那張告訴它從哪兒開始的路線卡。

σ因子是一個蛋白質亞基,它與核心RNA聚合酶結合,組成完整的酶(全酶),並賦予它識別啟動子的能力——啟動子就是標記基因起點的特定DNA序列。關鍵在於,一個細胞帶著好幾種不同的σ因子,每一種都把聚合酶引向一組不同的啟動子。日常的「管家」σ指揮那些細胞時時都需要的基因的轉錄。但當條件改變時,細胞可以派出一個替補σ,把聚合酶一下子重定向到一整批基因上。轉錄開動之後,σ因子常常脫落、可被回收再用。通過選擇讓哪個σ因子有活性,細菌就把成套的基因程序作為一個整塊開啟。

σ因子是細菌迅速發動大規模、協調一致的反應的方式。當大腸桿菌突然過熱,一個熱休克σ因子把幾十個保護性基因一起開啟。當芽孢桿菌斷了糧,一連串產孢σ因子編排那些把細胞變成堅韌休眠孢子的基因。這是在成套基因、而非單個操縱子層面的調控,它表明:通過更換聚合酶的靶向亞基來控制哪些啟動子被讀取,是細菌手中最強有力的槓桿之一。

把大腸桿菌培養物加熱,熱休克σ因子(σ-32)很快積累起來,把RNA聚合酶引向分子伴侶和蛋白酶基因的啟動子。一整套保護程序一下子開啟——不是一個基因一個基因地開,而是靠改變聚合酶正在讀的那張路線卡。

更換σ因子,聚合酶就讀一整套全新的基因。

σ是識別啟動子的聚合酶全酶的一部分,而不是獨立的阻遏蛋白或激活蛋白。它通常在轉錄開始後不久就離開聚合酶,所以它的角色是選擇從哪裡開始,而非控制延伸。

又稱
sigma subunitσ西格玛因子