真核生物的基因调控与表观遗传学

增强子(enhancer)

假设你客厅那盏灯的开关可以装在厨房、装在楼上、甚至背朝墙倒着装,却仍然能控制那盏灯。对布线来说这听起来荒唐,但许多基因恰恰就是这样被控制的。增强子是一小段DNA,它能增强一个基因的转录,哪怕它远离那个基因坐着,在基因之前或之后,朝哪个方向都行。

增强子是一簇转录因子结合位点——一片DNA,往往几百个字母长,上面带着几个识别序列。当细胞里有合适的激活因子时,它们就结合到这些位点上,聚成一个小小的蛋白质结。一个在几千甚至上百万个字母之外的开关如何够到它的基因?这个谜由DNA成环来解开:染色体弯回到自身,使带着结合激活因子的增强子被带到与基因启动子物理接触的位置,而中间的那段DNA则鼓成一个环凸出来。中介体复合物和建筑蛋白帮着把这个环撑住,激活因子随即把它们的助推递给启动子上的聚合酶。环会不会形成本身也受控制,而增强子的影响范围通常被绝缘子围起来,好让它只作用于正确的基因。

增强子正是动物基因调控大部分动作真正所在的地方。单一一个基因可能听命于许多增强子,每一个都是一个独立的模块,在不同的组织或时刻把基因开启——一个增强子管发育中的心脏,另一个管肢体,再一个管应激。正是这种模块性,使得增强子里的突变——而非蛋白编码基因本身的突变——是个体之间、物种之间许许多多差异以及许多疾病的根源:蛋白质本身没问题,但它被造在了错误的地方、错误的时刻、或造了错误的量。人之所以不同于黑猩猩,人们认为很大程度上来自增强子的改变,而不是蛋白质的改变。

为我们的肢体定型的Shh基因,有一个增强子坐在大约一百万个字母之外,藏在另一个完全不同的基因内部。这个遥远增强子里的一个字母改变就会造成多出来的手指和脚趾——基因本身正常,只是它的开关出了毛病。

一个遥远的开关靠DNA成环够到它的基因——而一个基因可以有许多这样的开关。

增强子以顺式发挥作用——它控制的是同一条DNA分子上、它能成环够到的那个基因,而不是另一条染色体拷贝上的基因。“远距离起作用”不等于“对什么都起作用”;绝缘子和环的几何形状让它瞄准目标。

又称
cis-regulatory elementdistal regulatory element增强子