基因調控與表觀遺傳
色胺酸操縱子(trp operon)
/ TRIP OP-er-on, or T-R-P OP-er-on /
想像一條工廠流水線,專門生產某種零件,但你只想在零件箱空了的時候讓它運轉——箱子一滿,你就停掉這條線,免得生產過剩。色胺酸操縱子就是這樣工作的。它是一組細菌基因,任務是製造胺基酸色胺酸(一種蛋白質的構件),而每當色胺酸已經很充足時,細胞就把它關掉。
細說起來,色胺酸操縱子裡有五個基因,負責一步步合成色胺酸。它的阻遏蛋白很有意思:它單獨存在時抓不住 DNA。只有當色胺酸充裕時,色胺酸才結合到阻遏蛋白上、改變它的形狀,使它現在能夾住操縱基因、堵住抄寫。這裡色胺酸充當輔阻遏物——產物本身在發信號:「我們夠了,別再造我了。」細菌還用第二種更快的機制(叫衰減)來微調這個操縱子,在轉錄進行當中就調整產量。
色胺酸操縱子之所以重要,是因為它是可阻遏操縱子、以及基因層面終產物回饋的教科書範例:一條途徑在目標達成後把自己關掉。它和乳糖操縱子搭配起來,展示了細胞所用的兩種相反的預設狀態——平常關閉、等著被打開的系統(乳糖),和平常開啟、等著被關閉的系統(色胺酸)。兩者只不過是把基因活性與細胞即時需要相匹配的不同方式。
往大腸桿菌的培養液裡加入大量色胺酸,幾分鐘之內細菌就停止自己製造色胺酸——此時裝滿了色胺酸的色胺酸阻遏蛋白夾住了操縱基因,合成基因隨之沉默。
周圍色胺酸夠了?那就停止製造。
乳糖和色胺酸操縱子都使用阻遏蛋白,但方式相反:乳糖把乳糖阻遏蛋白移除(開啟基因),而色胺酸激活色胺酸阻遏蛋白(關閉基因)。信號分子起什麼作用,完全取決於該系統的設計。
又稱
另見