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启动子、开关与转录的机器

在读取一个基因之前,细胞需要知道从哪里开始、以及是否要开始。启动子标出起跑线;转录因子决定比赛是否开跑。

启动子:读取从这里开始

转录由一种叫RNA聚合酶的酶来完成,它沿着基因滑动并把它抄录成信使RNA。但聚合酶不能随便落在哪里就开始读取——那样会抄出乱码,或从基因中间起步。因此每个基因都有一个启动子:位于基因上游的一段特定DNA序列,既像着陆平台又像起跑线。启动子告诉机器一个基因从“哪里”开始、以及朝哪个方向读。

启动子是一类调控序列——这段DNA本身不是蛋白质的食谱,而是控制邻近基因如何被使用。强启动子容易招募聚合酶,基因就被频繁读取;弱启动子则较难启动。无论如何,启动子决定“哪里”;下一个问题是“要不要”。

转录因子:做决定的人

一个基因是否真的被读取,很大程度上由叫做转录因子的蛋白质决定。它们能结合到基因附近的特定DNA序列上,或帮助聚合酶起步、或将其阻挡。把启动子想成一扇门、把聚合酶想成客人:转录因子就是那些决定开门、扶门还是拦门的门卫。

转录因子是信号转化为行动的途径。比如一种激素能把某个转录因子切换成活性构象;这个活化的因子随后找到它的靶基因并将其上调。由于每种转录因子识别特定序列,细胞便能编排整套程序:一个因子可以同时开启数十个共享同一结合位点的基因。有些因子离基因很远,要通过一段会折叠回来的DNA——增强子——才能触及它,这将在下一篇中展开。

把它们串起来

  1. RNA聚合酶需要一个起点——启动子标出了它。
  2. 转录因子结合在附近,或招募、或排斥聚合酶。
  3. 若激活型因子占上风,聚合酶启动,基因被转录。
  4. 改变在场的因子,就改变了哪些基因开启——这就是调控。