基因调控与表观遗传
操纵子(operon)
/ OP-er-on /
想象一个带总开关的插线板,一个开关能同时控制一整组电器——一拨开关,烤面包机、水壶和咖啡机就一起通电,因为它们属于同一项工作。细菌对自己的基因用的就是同样的把戏。操纵子就是排成一排的一组相关基因,它们靠一个共用的控制开关一起被开启或关闭,因为它们都服务于同一个共同任务。
更精确地说,操纵子是细菌 DNA 上的一段,里面含有若干个产物作用于同一条途径的基因,它们全部由一个启动子(抄写机器结合上去的起始开关)和一个操纵基因(旁边的一个控制位点)来控制。当操纵子开启时,整块基因被抄写成一条长长的信使 RNA,它的所有基因被一次性制造出来。一个调控蛋白结合到操纵基因上,就能阻断或放行这一过程,于是这些基因共享同一种命运。这就是弗朗索瓦·雅各布和雅克·莫诺在 1960 年代初提出的经典模型。
操纵子之所以重要,是因为它让细菌能快速而高效地作出反应:一旦某种食物出现,细胞可以在瞬间打开一整套代谢工具;食物一消失就关掉,不浪费能量。它们在细菌和古菌中很常见,但在我们自己的细胞里很少见——在那里基因通常是一个一个单独控制的。所以操纵子是观察调控逻辑的极好窗口,却不是适用于一切生命的通用蓝图。
肠道细菌大肠杆菌的乳糖操纵子,把三个消化乳糖的基因捆在一个开关下面,于是这三个基因只有在周围有乳糖可吃的时候才一起出现。
一个开关,几个基因,一项共同任务。
操纵子主要是细菌和古菌的安排;在植物、动物和真菌中,每个基因通常有自己的启动子、被单独调控,所以操纵子并不是人类基因的组织方式。
又称
另见