Промотори и транскрипционни фактори

ДНК последователностите, които отбелязват началото на транскрипцията, и протеините, които ги разчитат, за да включват или изключват гени и да настройват тяхната експресия.

Definition

Промоторът е ДНК областта, която насочва началото на транскрипцията на даден ген; транскрипционните фактори са протеини, които се свързват с промоторни и енхансерни последователности, за да привличат или модулират РНК полимеразата, като по този начин контролират дали и колко даден ген се транскрибира.

Scope

Тази тема обхваща цис-действащи ДНК елементи — основни промотори, проксимални елементи и дистални енхансери — и транс-действащите протеини, които се свързват с тях: общи транскрипционни фактори, необходими за позициониране на полимеразата, и последователност-специфични регулатори, които активират или потискат определени гени. Разглежда се как тези елементи и фактори се комбинират, за да определят кога и колко силно даден ген се транскрибира. Последващата логика на регулаторните вериги е развита в областта на генната регулация.

Core questions

• Какви последователностни елементи определят промотора и къде са разположени те?
• Как общите транскрипционни фактори помагат за позиционирането на полимеразата?
• Как последователност-специфичните фактори активират или потискат определени гени?
• Как отдалечените енхансери влияят на транскрипцията при промотора?

Key theories

Комбинаторен контрол от транскрипционни фактори

Транскрипцията на даден ген се определя от конкретната комбинация от активатори и репресори, свързани с неговия промотор и енхансери, така че ограничен репертоар от фактори може да специфицира голям брой различни експресионни модели.

Модулни цис-регулаторни елементи

Основните промотори позиционират полимеразата, докато отделни проксимални и дистални елементи като енхансерите свързват регулаторни фактори и действат от разстояние, правейки регулаторната ДНК модулна и комбинируема.

Mechanisms

Общите транскрипционни фактори се събират при основния промотор, за да привличат и правилно позиционират РНК полимеразата, образувайки базалния апарат. Последователност-специфичните транскрипционни фактори се свързват със своите целеви места при промоторите и енхансерите чрез ДНК-свързващи домени и използват отделни активаторни или репресорни домени, за да привличат коактиватори, корепресори и хроматин-модифициращи комплекси. Енхансерите могат да действат на големи разстояния чрез примкуване на междинната ДНК, така че свързаните фактори да контактуват с базалния апарат, интегрирайки много входове в едно ниво на транскрипция.

Clinical relevance

Мутации в промотори, енхансери и транскрипционни фактори причиняват нарушения в развитието и рак, а транскрипционните фактори са интензивно изучавани терапевтични цели; формулирано като значимост, а не като клинично ръководство.

History

Анализът на бактериални и вирусни промотори през 70-те и 80-те години на миналия век дефинира консервативни промоторни последователности, а клонирането на първите последователност-специфични еукариотни транскрипционни фактори установи комбинаторния, модулен възглед за генния контрол, който сега е стандартен в молекулярната биология.

Key figures

• Robert Tjian
• Mark Ptashne

Seminal works

• lodish2016
• alberts2014

Frequently asked questions

Каква е разликата между промотор и енхансер?

Промоторът е ДНК до стартовото място, където е позиционирана полимеразата; енхансерът е регулаторен елемент, често далеч, който усилва транскрипцията чрез свързани фактори.

Всички транскрипционни фактори ли включват гени?

Не. Някои са активатори, които увеличават транскрипцията, докато други са репресори, които я намаляват или блокират; балансът определя експресията на даден ген.