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生命的法则 · 第十一节

《生命的法则》第十一节

组成型菌株的突变并非产生诱导剂,而是使酶的合成失去了阻遏物的抑制,从而持续运转;当细胞内同时存在野生型基因时,它仍能产生阻遏物,使细胞表现为野生型。

组成型菌株的突变并非产生诱导剂,而是使酶的合成失去了阻遏物的抑制,从而持续运转;当细胞内同时存在野生型基因时,它仍能产生阻遏物,使细胞表现为野生型。雅各布在电影院思考紫外线激活病毒复制的问题时意识到,病毒同样可能受阻遏物压制,紫外线只是解除这种阻遏——两个问题都指向双重负向调节。由此他们提出,细胞内的蛋白质分为结构蛋白和调节蛋白,后者受更上游的调节蛋白控制,双重负向调节普遍存在。

在反馈调节方面,细菌在环境含有足量某种氨基酸时会停止该氨基酸的合成;生物化学家发现氨基酸合成是多步链式反应,加入终产物(如色氨酸、异亮氨酸)会使早期中间产物的合成中止,由此提出负反馈概念,即终产物抑制自身合成途径的最早步骤,使物质水平保持稳定,避免浪费资源。

1961年,莫诺在深夜向同事乌尔曼讲述了他的发现:异亮氨酸能阻断苏氨酸的反应,但两者构象完全不同,说明抑制剂结合的位点不同于酶的活性位点——酶存在两个"钥匙孔"。抑制剂结合后改变酶的三维构象,使活性位点失效,莫诺称之为"变构"。由此他把酶的反馈抑制与阻遏物-诱导剂系统统一起来:阻遏物一个位点结合DNA,另一个位点结合诱导剂,诱导剂结合后使其构象改变而脱离DNA,开启基因表达。变构效应被称为生命的第二法则,莫诺和雅各布因此获得1965年诺贝尔生理学或医学奖。

他们进一步主张,从大肠杆菌得出的结论同样适用于高等生物,细胞生命活动是大分子间精准相互作用的调节过程;负向调节是高等组织最重要的逻辑,癌细胞失去复制的负向调节,其病因可能来自阻遏蛋白基因突变或阻遏蛋白失活。

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