我喜欢烘焙饼干,有的食谱我会一遍一遍地照着做,一般我都把这样的食谱放在手边。细胞也一样。位于不同组织中的细胞,一般专门制造某几种特定的蛋白质,因此只会读取特定的指令集,而制造大多数其他种类的蛋白质的指令,则会被细胞折叠、忽略。换句话说,每个细胞中的绝大部分DNA都会被折叠起来,变成染色质,缠绕在蛋白质周围,无法被打开、翻译。这就像我家里也有巧克力培根的食谱,但我从来不用,所以食谱一直在厨房的架子上积灰(但是,等等,那怎么可能不好呢?)。
图3—1 将基因表达比喻为烘焙饼干
图3—2 基因的转录与翻译
一个细胞会把什么东西的“食谱”放在手边,取决于这个细胞本身的功能是什么。举个例子,胰腺中的细胞主要的功能就是感知血糖水平,骨骼中的细胞必须为身体提供支撑,大脑中的细胞必须传递电信号。为了执行不同的功能,不同细胞需要制造不同的蛋白质。这种细胞的分化在胚胎期极为关键,新生的细胞最终都必须分化、决定自己的命运。一个新生的细胞未来会变成什么?哪些基因——哪些DNA片段应该被细胞“放在手边”,哪些又该被“束之高阁”呢?
等到成年,我们的大多数细胞就已经完成分化了(仍保留极少数干细胞)。此时,每个细胞虽然都保有全部DNA(整个基因组),却只能制造一小部分基因编码的蛋白质。女性面部皮肤的细胞,会把产生浓密胡须的基因折叠起来,扔在“架子”上,所以大多数女性的脸上没什么胡须。但在男性皮肤细胞的内部,这一“食谱”却被放在最显著的位置,一遍遍地被转录和翻译。(说到胡须,一般来说,睾酮水平过高是女性长出浓密胡须的根本原因,我将在第九章中详述。)
确切地说,制造蛋白质的基因也不是只能简单地被“开启”或者被“关闭”。基因被转录和翻译成蛋白质的效率也是可调的。如果蛋白质的产量增加,我们就说相应的基因表达被“上调”了,反之,则说基因表达被“下调”了。