转录调控

细胞控制基因的第一个也是最经济的环节是决定是否转录该基因，这由读取信号并结合特定DNA序列以开启或关闭转录的调控蛋白完成。

Definition

转录调控是控制基因是否以及多久转录成RNA的过程，主要通过结合特定DNA序列并调节RNA聚合酶活性的调控蛋白实现。

Scope

本主题涵盖细菌操纵子作为诱导型和阻遏型转录的经典模型，阻遏蛋白、激活蛋白和诱导物的角色，在真核生物中招募转录机制的启动子和增强子，序列特异性转录因子及其结构域，以及组合控制。它处理转录起始水平的调控；转录后RNA调控和染色质状态调控在相邻主题中讨论。

Core questions

• 乳糖操纵子如何响应营养物质开启和关闭基因表达？
• 激活蛋白和阻遏蛋白之间有什么区别？
• 启动子和增强子如何在真核生物中招募和定位转录机制？
• 转录因子的组合结合如何产生精确的表达模式？

Key concepts

• 操纵子：诱导型和阻遏型控制
• 阻遏蛋白、激活蛋白和诱导物
• 启动子和增强子
• 序列特异性转录因子
• 表达的组合控制

Mechanisms

调控蛋白识别特定的DNA序列，并阻碍或促进RNA聚合酶的结合和进程；在细菌中，单个阻遏蛋白可以响应小分子信号控制一组共转录基因的操纵子，而在真核生物中，许多转录因子通过远距离增强子协同作用，增强子通过环化与启动子接触，从而设定转录速率。

Clinical relevance

转录控制决定细胞身份，其被突变转录因子或被劫持的增强子破坏是许多癌症和发育障碍的基础，而工程化的转录开关是研究和新兴疗法中的工具。

History

Jacob和Monod于1961年对大肠杆菌乳糖操纵子的研究提出了基因通过响应环境的调控蛋白进行开关的观点；Ptashne后来对噬菌体阻遏蛋白的剖析详细阐述了这些蛋白如何工作，而对真核生物增强子的研究将这一原理扩展到复杂的发育控制。

Key figures

• François Jacob
• Jacques Monod
• Mark Ptashne

Seminal works

• jacobMonod1961

Frequently asked questions

什么是操纵子？

操纵子是细菌中一组基因的簇，它们从单个启动子共同转录并作为一个单元进行控制，使细胞能够响应信号一次性开启或关闭一整套相关基因。

增强子如何从远处作用于基因？

增强子是结合转录因子的DNA序列，即使在序列上相距很远，也能影响基因的启动子；DNA会形成环状结构，使结合在增强子上的蛋白质与启动子处的转录机制接触。