基因调控与表观遗传
色氨酸操纵子(trp operon)
/ TRIP OP-er-on, or T-R-P OP-er-on /
想象一条工厂流水线,专门生产某种零件,但你只想在零件箱空了的时候让它运转——箱子一满,你就停掉这条线,免得生产过剩。色氨酸操纵子就是这样工作的。它是一组细菌基因,任务是制造氨基酸色氨酸(一种蛋白质的构件),而每当色氨酸已经很充足时,细胞就把它关掉。
细说起来,色氨酸操纵子里有五个基因,负责一步步合成色氨酸。它的阻遏蛋白很有意思:它单独存在时抓不住 DNA。只有当色氨酸充裕时,色氨酸才结合到阻遏蛋白上、改变它的形状,使它现在能夹住操纵基因、堵住抄写。这里色氨酸充当辅阻遏物——产物本身在发信号:“我们够了,别再造我了。”细菌还用第二种更快的机制(叫衰减)来微调这个操纵子,在转录进行当中就调整产量。
色氨酸操纵子之所以重要,是因为它是可阻遏操纵子、以及基因层面终产物反馈的教科书范例:一条途径在目标达成后把自己关掉。它和乳糖操纵子搭配起来,展示了细胞所用的两种相反的默认状态——平常关闭、等着被打开的系统(乳糖),和平常开启、等着被关闭的系统(色氨酸)。两者只不过是把基因活性与细胞实时需要相匹配的不同方式。
往大肠杆菌的培养液里加入大量色氨酸,几分钟之内细菌就停止自己制造色氨酸——此时装满了色氨酸的色氨酸阻遏蛋白夹住了操纵基因,合成基因随之沉默。
周围色氨酸够了?那就停止制造。
乳糖和色氨酸操纵子都使用阻遏蛋白,但方式相反:乳糖把乳糖阻遏蛋白移除(开启基因),而色氨酸激活色氨酸阻遏蛋白(关闭基因)。信号分子起什么作用,完全取决于该系统的设计。
又称
另见