原核生物的基因调控

负调控与正调控(negative versus positive control)

想象管理一个水龙头的两种方式。一种是在软管上加个夹子:默认情况下水本可以流,你把夹子捏紧就把水截住——这是靠“阻挡”来控制。另一种是手放在龙头上:默认什么都不流,只有当一只手把它拧开水才来——这是靠“帮助”来控制。细菌用这两种风格来调控基因,而名称不过是在描述那个控制蛋白以哪种方式起作用。

在负调控里,调控蛋白是阻遏蛋白:当它结合DNA时,就挡住转录,所以基因默认的倾向是开着,调控者的任务是把它关掉。在正调控里,调控蛋白是激活蛋白:当它结合时,就帮助RNA聚合酶起步,所以基因默认的倾向是关着,调控者的任务是把它打开。两者并不是非此即彼、必须二选一的对立——同一个操纵子可以同时用上两者。乳糖操纵子就是经典例子:一种阻遏蛋白提供负调控(没有乳糖就关着),同时一种叫CAP的激活蛋白提供正调控(葡萄糖不缺时就懒洋洋),只有当两个信号都同意时基因才强烈开火。

知道一种控制是负调控还是正调控,就能告诉你删掉调控者会发生什么——而这正是生物学家弄清这些系统的办法。删掉一个阻遏蛋白,基因就卡在开(它本来被压着);删掉一个激活蛋白,基因就卡在关(它本来需要那个帮手)。这种“到底是阻挡还是帮助”的区分,是你对任何基因开关该问的最有用的头一个问题——在细菌中如此,在细菌之外也如此。

一个无法制造功能性阻遏蛋白的lacI突变体,即使周围没有乳糖也让乳糖操纵子开着——这正是负调控的标志:移除调控者就松开了刹车。一个坏掉的激活蛋白则恰好相反,会让基因卡在关上。

负调控靠阻挡(默认开);正调控靠帮助(默认关)。许多操纵子两者都用。

负与正描述的是调控者做什么(阻挡还是帮助),与一个系统是可诱导的还是可阻遏的无关。一个操纵子常常把两种控制结合在一起,所以这些标签并不互斥。

又称
repression and activationnegative regulationpositive regulation负向调控正向调控