原核生物的基因调控

操纵基因(operator)

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想象一间工坊的门口,门旁有个小托架,守卫可以站上去把守。守卫站在那儿时,就实实在在地挡住门口,谁也进不去开工;他一走开,门就通了。操纵基因就是嵌在DNA里的那个小托架——一段短而特定的序列,调控蛋白可以坐上去,借此控制工作是否开始。

具体说,操纵基因是位于操纵子启动子上、或紧挨着启动子的一段短DNA序列。一种调控蛋白——最著名的是阻遏蛋白——识别操纵基因的精确序列并紧紧结合上去,就像手嵌入一个特定模具的握把。由于操纵基因与RNA聚合酶需要落脚的位置相重叠、或正好在其下游,结合在那里的蛋白就挡住聚合酶、使转录无法开始,好比一辆停着的车堵住了车道。把那个蛋白移走或释放,聚合酶就能自由开始。操纵基因本身不编码任何蛋白质;它纯粹是一个控制位点,是供调控蛋白停靠的、可被辨认的地址。

操纵基因是细菌负调控的物理核心——正是这段DNA被占据或腾空,从而把操纵子关掉或打开。它让“基因开关”这个抽象想法,化作蛋白质与一段精确序列之间具体的分子握手。研究操纵基因让生物学家明白了蛋白质如何按序列特异性地读取DNA,而这套识别逻辑贯穿了整个基因调控。

在乳糖操纵子中,乳糖阻遏蛋白夹住与启动子重叠的那个操纵基因。阻遏蛋白停在那里,RNA聚合酶就无法向前推进,于是操纵子一直关着,直到某种东西把阻遏蛋白撬下来。

操纵基因是供调控蛋白停靠的地址,而不是编码蛋白质的基因。

尽管名字叫“操纵基因”,它并不是一个基因、什么也不编码——它是一个DNA结合位点。不要把它与调控基因混淆,后者是另一个基因,编码那个结合操纵基因的蛋白质。

又称
operator siteoperator sequence操纵区操纵子位点