基因表現的調控The Control Of Gene Expression

探索生命《生物學》88

WAGNER Das Rheingold: Prelude and First Scene

1.        原始受精卵，經由有絲分裂過程，將同一組染色體，遺傳給多細胞有機體的每一個細胞，因此多細胞有機體的每一個細胞的染色體都是相同的。染色體DNA的核甘酸序列所儲存的基因資訊，是每個細胞歷經演化後留下來的天賦。

2.        雖然多細胞有機體裡面的每一個細胞，都接收到同一組DNA，個別細胞卻可能看起來與其他細胞完全不一樣，並且可能行為也完全不同。研究基因表現如何被操控的知識，是瞭解多細胞有機體發展過程的重點。

3.        有機體內的各個細胞，在製造的蛋白質種類方面，差異性特別大。舉例來說，人類的身體，視網膜的細胞製造感光色素，胃細胞生產消化酵素，胰臟的細胞分泌胰島素。

4.        視網膜細胞、胃細胞、胰臟細胞這三種細胞，都有相同的基因藍圖，可以製造感光色素、消化酵素、胰島素這三種蛋白質，但是結果它們在特定情況下，只表現出/開啟製造某種蛋白質的基因，關閉了製造其他種類蛋白質的基因。

5.        細胞所有的DNA中，只有特定的一小部分被用來生產蛋白質；只有大約1%的基因材料是隨時活化的。

6.        到底是什麼因素決定細胞什麼時候、並且如何使用它的基因指令？這個問題不僅與正常細胞功能有關，也與癌細胞不正常成長與發展的特性有關。

7.        在這個章節我們將檢驗控制基因表現的機制，控制基因表現的機制涉及直接或間接與DNA或mRNA交互作用的化學物質。

在細菌身上首度發現基因調控 Gene Regulation Was First Explored in Bacteria

8.        細菌細胞的基因，遠比真核細胞單純。細菌只有一個環狀的染色體，只需要少數的蛋白質操控染色體，總共只有大約3000個基因（人類基因大約在50,000到100,000個）。

9.        除此之外，在實驗室控制的條件下，細菌能夠迅速繁衍成龐大的數量，因此細菌成為研究基因表現調控的絕佳素材。近代關於基因表現調控的知識，絕大部分來自於大腸桿菌的研究。

10.     早期關於細菌的基因調控研究基於幾個基本的假設。

第一，科學家假設恰當的控制基因表現是必須的，只有能產生「隨時需要的產物」的基因才會被表現出來。

第二，因為控制生化反應每一個步驟所需的一個酵素，需要好幾個基因密碼，因此可預期的是，同一條生化路徑所需的各種酵素，它們背後許許多多的基因密碼，必定被組織成一組基因密碼來調控。

第三、生化路徑的功能是將反應物轉變為產物，因此我們預期，細胞提供反應物時會啟動基因轉錄，相反地，最終產物的出現則會關閉基因轉錄。

11.     以上這些假設後來在許多細菌轉錄的例子中證實為正確。

n   翻譯編寫 Carol H. McFadden and William T. Keeton 《Biology》