基 因 操 縱 子

「 操 縱 子 」 操 縱 基 因

操 縱 子 的 原 理 圖 ， （ 圖 上 部 ， 開 關 沒 有 打 開 ） ， 乳 糖 與 抑 制 劑 的 結 合 ， 打 開 製 造 酵 素 的 開 關 ， （ 圖 下 部 ， 開 關 已 經 打 開 ） 。

對 於 「 操 縱 子 」 的 認 識 ， 其 學 說 建 立 於 廿 世 紀 六 十 年 代 ， 概 括 來 說 ， 基 因 並 非 永 遠 處 於 靜 止 的 狀 態 。 也 並 非 永 遠 活 躍 ， 而 是 當 有 需 要 時 才 靜 止 或 活 躍 ， 是 一 套 管 理 規 則 。 是 甚 麼 機 制 在 背 後 管 理 基 因 呢 ？ 它 就 是 「 操 縱 子 （ Operon ） 」 。

解 開 第 一 個 設 想

法 國 的 傑 克 伯 （ JACob ） 和 蒙 諾 德 （ Monod ） 是 最 早 了 解 「 操 縱 子 」 概 念 的 兩 位 遺 傳 學 家 。 他 們 發 現 在 培 養 大 腸 菌 時 ， 大 腸 菌 會 不 斷 繁 殖 ， 形 成 了 菌 落 。 大 腸 菌 的 能 量 是 來 自 葡 萄 糖 ， 一 般 不 是 來 自 乳 糖 。 然 而 ， 為 何 把 乳 糖 加 進 大 腸 菌 中 ， 大 腸 菌 越 繁 殖 越 多 呢 ？

蒙 諾 德 認 為 乳 糖 也 能 成 為 大 腸 菌 的 食 物 ， 是 由 於 大 腸 菌 本 身 帶 有 酵 素 ， 是 利 用 酵 素 把 乳 糖 轉 換 成 葡 萄 糖 ， 葡 萄 糖 就 成 為 大 腸 菌 的 美 餐 。 起 初 這 僅 是 個 設 想 。 最 後 ， 他 終 於 從 細 菌 內 分 離 出 這 個 酵 素 ， 取 名 為 「 半 乳 糖 甘 酵 素 」 。

這 一 發 現 深 具 意 義 ， 然 而 仍 舊 沒 有 得 到 完 整 的 答 案 。 雖 然 大 腸 菌 具 有 轉 換 食 物 來 源 的 能 力 ， 但 平 時 從 來 不 發 揮 這 一 能 力 。 意 即 是 說 ， 大 腸 菌 生 長 在 葡 萄 糖 的 環 境 中 ， 無 法 製 造 酵 素 ； 僅 僅 當 乳 糖 存 在 時 ， 大 腸 菌 才 能 夠 製 造 這 一 酵 素 。

解 開 第 二 個 設 想

蒙 諾 德 提 出 另 一 項 巧 妙 的 設 想 ， 那 就 是 大 腸 菌 內 可 能 存 在 一 種 阻 止 酵 素 合 成 的 物 質 ， 命 名 為 「 抑 制 劑 」 的 物 質 存 在 。 當 乳 糖 進 入 大 腸 菌 後 ， 乳 糖 會 與 抑 制 劑 結 合 ， 從 而 消 除 了 合 成 酵 素 的 障 礙 物 ； 另 一 方 面 ， 在 沒 有 乳 糖 的 情 況 下 ， 抑 制 劑 會 阻 止 酵 素 的 合 成 ， 細 菌 中 才 會 缺 少 了 這 一 轉 換 食 物 功 能 的 酵 素 。

「 操 縱 子 」 的 概 念 揭 示 了 基 因 調 節 的 秘 密 ， 不 僅 僅 大 腸 菌 有 這 一 奇 妙 機 制 ， 其 他 的 病 毒 、 細 菌 、 動 植 物 ， 連 人 的 基 因 也 包 括 在 內 ， 都 離 不 開 「 操 縱 子 」 的 管 理 。 「 操 縱 子 」 的 發 現 ， 也 為 兩 位 背 後 辛 勤 勞 作 的 科 學 家 帶 來 了 至 高 榮 譽 。

於 一 九 六 五 年 ， 傑 克 伯 和 蒙 諾 德 同 時 獲 頒 諾 貝 爾 生 理 及 醫 學 獎 。 其 中 蒙 諾 德 已 經 於 一 九 七 六 年 去 世 。

「 啟 動 子 」 為 「 操 縱 子 」 一 種

「 操 縱 子 」 的 概 念 絕 不 僅 僅 具 理 論 意 義 ， 其 主 要 的 應 用 在 於 生 物 科 技 中 的 基 因 工 程 領 域 。 在 技 術 中 ， 當 提 起 的 「 啟 動 子 」 （ Promoter ） 就 是 「 操 縱 子 」 的 一 種 ， 幾 乎 所 有 基 因 製 品 的 生 產 ， 都 依 靠 「 啟 動 子 」 來 表 達 基 因 ， 生 產 各 類 基 因 對 應 的 蛋 白 藥 物 ， 再 到 改 良 優 異 特 徵 的 轉 基 因 農 作 物 ， 常 用 的 啟 動 子 CaMV35S ， 中 文 的 全 名 為 「 花 椰 菜 花 葉 病 毒 的 啟 動 子 」 ， 更 是 不 可 缺 少 的 工 具 。