沉默子與絕緣子(silencer and insulator)
如果說增強子是把基因調高的開關,那麼細胞還需要另外兩種調控DNA:一種把基因調低,一種劃出邊界,免得某個開關串到錯誤的基因上。前者是沉默子;後者是絕緣子。想像一個吵鬧的派對——沉默子就像有人叫某位客人安靜下來,而絕緣子是那堵牆,擋住噪音溢進隔壁房間。
沉默子是增強子的鏡像:一段DNA,它結合抑制蛋白,這些蛋白隨即壓低或關閉附近的基因,常常是靠招募那些把染色質壓緊的酶,或是靠干擾轉錄機器的組裝。和增強子一樣,沉默子也能通過成環遠距離起作用。絕緣子則不同——它根本不把基因調高或調低;它設定邊界。它做兩件事:它能阻擋一個增強子去搆到位於它另一側的基因(這叫增強子阻斷型絕緣子,只有放在增強子與基因之間才有效),它也能充當一道屏障,攔住一波正在蔓延的、致沉默的緊密染色質爬進活躍區域。在脊椎動物裡,蛋白質CTCF結合許多絕緣子,並與一種叫黏連蛋白的環形複合物一起,把基因組組織成一個個成環的結構域。
這些元件合在一起,給了基因組標點符號。沒有絕緣子,一個強大的增強子會激活它搆得著的每一個基因,一片致沉默的染色質會一直蔓延,直到把近旁有用的基因捂死。絕緣子把染色體劃分成一個個街區——拓撲關聯結構域——在街區內部,增強子和它們的基因能彼此找到,跨越街區則大體上找不到。當一道絕緣子邊界被破壞,一個街區裡的增強子可能突然開啟一個它本不該觸碰的基因;這種「增強子劫持」是公認的一類癌症成因,生動地提醒我們:一個開關被允許搆到哪裡,和這個開關本身一樣受到調控。
在印記的Igf2/H19基因座上,CTCF只在母方染色體上結合絕緣子,擋住一個共用增強子在那裡去搆到Igf2——於是母方的Igf2保持關閉,而父方的因為沒有這個絕緣子而保持開啟。
沉默子把基因調低;絕緣子劃出邊界,讓開關各守其道。
沉默子是抑制基因的;絕緣子不是——它只是阻擋或劃界。增強子阻斷型絕緣子只有夾在增強子和啟動子之間才管用;放在外面它什麼也不做。把這兩類元件混為一談是常見的失誤。