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也 很 清楚 ; 從 血紅素 及 調節 酵素 身 上 , 他 非常 清楚 地 看到 類似 的 協同 效應 , 也 因此 比魯茲 於 那 年 秋天 發布 的 消息 , 即 當 血紅素 運載 或 卸下 氧 時 汞 原子 會 移動 , 就 顯得 太 有趣 了 。 莫諾 非常 樂於 預見 一 個 新 理論 的 誕生 。 事實 上 , 所有 後續 報告 並 未 如 表面 看來 那般 帶來 條理 與 進一步 了 解 。 兩 年 多 來 , 莫諾 最 關心 的 一直 是 抑制 子 。 「 我們 很 清楚 , 必定 有 一 種 三重 交互作用 存在 於 抑制 子 、 操縱 基因 片段 及 引發 這 整 件 事 的 小 分子 誘導物 之間 , 」 莫諾 說 , 「 如果 產生 一 個 反應 , 則 誘導物 本身 必定 會 發生 某 種 化學 修飾 , 但 我們 一 個 都 找 不 到 。 然後 有 一 天 , 我 記得 非常 清楚 , 」 那 是 一九六一年 十一月 , 「 我們 在 老 地方 吃 午餐 時 , 我 一邊 想 著 姜吉爾 做 的 那些 實驗 , 那 強烈 顯示 了 酵素 活性 的 間接 調控 … … 就 在 這時 , 我 突然 想到 , 我們 根本 不 需要 假設 任何 誘導物 的 化學 修飾 , 酵素 合成 的 誘導 機制 可能 與 我們 設想 的 酵素 活性 調控 機制 具有 共通 的 性質 。 」 就 形式 來 看 , 根據 他們 的 邏輯 , 這 兩 種 情況 是 相同 的 : 無論 是 對 作用 在 基因 層次 的 抑制子 來 說 , 或是 對 調節 酵素 來 說 , 控制 蛋白質 活性 的 小 分子 與 蛋白質 活性 直接 作用 的 分子 之間 , 都 不 需要 具備 結構 上 的 關係 。 起先 莫諾 認為 , 這 層 相似性 意謂 著 細胞 裡 必定 有 一 個 異位 調節 ?
, 它 是 誘導物 小 分子 ( 例如 乳糖 或 其 類似物 ) 活化 的 對象 , 然後 這 個 酵素 會 控制 基因 上 的 抑制子 。 那 年 秋天 , 莫諾 想出 好幾 種 不同 的 方式 來 偵測 該 酵素 , 例如 把 一 個 人工 誘導物 標上 螢光劑 , 以便 觀察 它 的 動向 。 可是 , 賈寇布 並 未 在 乳糖 系統 裡 找到 相關 的 基因 證據 , 能夠 證明 這 種 異位 調節 ?
確實 存在 。 更何況 , 這 兩 種 調控 模式 不一定 要 有 相似 的 形式 。 發現 生命 的 第二 道 秘密 「 且 讓 我 舉 兩 個 例子 , 」 莫諾 說 , 「 有 個 傢伙 叫 莫諾 , 他 在 研究 半乳糖 ?
?
的 誘導 作用 , 而 我們 早 就 知道 半乳糖 ?
?
是 專門 針對 半乳糖 ?
的 , 因此 它 是 由 半乳糖 ?
所 誘導 。 於是 , 他 有 個 顯而易見 也 很 天真 的 想法 , 認為 這 兩 樁 事實 存有 必然 的 密切 關係 。 好 啦 , 結果 證明 這 是 錯 的 。 但 從 另一方面 來 說 , 有些 研究 酵素 的 酵素 化學 專家 一 遇到 專門 抑制 該 酵素 的 東西 , 便 認定 ( 教科書 都 這樣 寫 ) 那 是 因為 酵素 基質 與 抑制子 之間 直接 產生 交互作用 的 結果 , 這 在 酵素 化學 是 所謂 『 競爭性 抑制 』 ( competitive inhibition ) 的 標準 解釋 。 「 而 現在 呢 , 我 的 學生 做 了 一 個 實驗 , 似乎 清楚 證明 這 種 解釋 出局 了 。 因此 剩下來 只有 唯一 的 選擇 , 即 這 個 交互作用 事實 上 並非 直接 進行 , 而是 藉由 改變 蛋白質 外形 來 進行 。 」 莫諾 再次 提起 抑制子 的 類似 情況 , 並 做出 結論 , 抑制子 也 是 利用 蛋白質 整體 結構 的 改變 來 行使 功能 , 而 蛋白質 結構 的 改變 , 則 是 調控 小 分子 直接 造成 的 。 「 當 我 提到 它 在 我 知識 生涯 位居 的 階段 時 , 我 稱 它 為 『 異位 系統 的 發現 』 , 」 莫諾 說 , 「 我 發現 了 異位 系統 的 原理 。 我 想 , 我 真的 發現 了 它 的 基礎 原理 , 也 就 是 在 這些 都 很 重要 的 特定 調節 效應 中 , 交互作用 永遠 是 間接 的 。 第二 項 體認 則 是 若非 如此 , 我們 就 不用 談 了 , 因為 沒有 細胞 能 以 別的 方式 來 建構 。 細胞 內 的 資訊 系統 除非 能 獨立 於 媒介 化合物 之外 , 否則 將 無法 運作 … … 啊 , 這 是 必要 條件 。 」 他 慢條斯理 地 思考 用詞 。 「 你 需要 的 是 一 個 為 功能 而 打造 的 系統 , 讓 彼此 交互作用 的 化學 物質 流動 能夠 受到 調節 。 然而 , 譬如說 , 你 不可能 依賴 兩 個 小 分子 一起 互相 作用 。 」 他 稱 此 為 「 賞 金 」 的 概念 , 意即 酵素 的 基質 與 抑制 其 活性 的 小 分子 之間 , 不 需要 具有 化學 上 或 結構 上 的 關係 。 「 這 個 系統 必須 具有 電子 系統 的 基本 特性 。 」 他 說 。 異位 蛋白質 就 像 繼 電器 , 專門 在 彼此 不 具 化學 親和力 的 化合物 之間 媒介 它們 的 互動 , 而且 在 透過 主系統 調節 能量流 與 物質流 的 當兒 , 它們 本身 需要 的 能量 極少 。 異位 反應 的 賞金 幾乎 都 是 超越 化學 之外 的 , 也 為 分子 演化 提供 了 一 個 沒有 限制 範圍 的 生物 詮釋 空間 。 莫諾 對 同事 說 : 「 我 發現 了 生命 的 第二 道 秘密 ! 」 多 年 後 , 他們 還 記得 他 當時 的 興奮 之 情 。 長達 二十 年 的 研究 終於 合而為一 ; 異位性 帶來 了 多樣化 且 與 個別 觀點 完全 相反 的 調控 模式 , 正 如 抑制 子 理論 所 做到 的 , 但 方式 更為 基本 與 全面 。 逐漸 整合出 明確 樣貌 從 全 世界 取得 共識 的 時刻 開始 , 一直 到 整合 證據 與 爭議 , 總共 耗費 一 年 多 。 第一 篇 重量級 的 異位 蛋白質 論文 是 由 莫諾 、 姜吉爾 與 賈寇布 合寫 , 於 一九六二年 底 投到 《 分子 生物學 期刊 》 。 第二 篇 則 在 兩 年 後 出現 , 由 莫諾 、 姜吉爾 與 威門 ( Jeffries Wyman , 1901 - 1995 ) 合寫 , 威門 是 來自 哈佛 的 物理 化學家 兼 數學家 , 當時 正在 羅馬 與 一 個 義大利 小組 研究 血紅素 。 「 我 想 第一 篇 論文 比 第二 篇 重要 。 」 莫諾 說 。 這 篇 論文 比較 偏向 生物學 。 「 第一 篇 論文 , 說真的 , 講 的 是 間接 調控 的 想法 , 我 認為 那 是 非常 重要 的 想法 。 第二 篇 論文 則 是 以 分子 幾何學 的 觀點 , 用 物理 化學 來 詮釋 這 件 事實 。 」 作者 在 第一 篇 論文 提出 「 一 個 共通 的 模型 , 能夠 將 調控 蛋白質 的
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