Promotory a transkripční faktory

DNA sekvence, které označují místo zahájení transkripce, a proteiny, které je čtou, aby zapínaly nebo vypínaly geny a ladily jejich výstup.

Definition

Promotor je oblast DNA, která řídí začátek transkripce genu; transkripční faktory jsou proteiny, které se vážou na promotorové a enhancerové sekvence, aby rekrutovaly nebo modulovaly RNA polymerázu, čímž kontrolují, zda a v jaké míře je gen transkribován.

Scope

Toto téma zahrnuje cis-působící DNA elementy – core promotory, proximální elementy a distální enhancery – a trans-působící proteiny, které se na ně vážou: obecné transkripční faktory nezbytné pro umístění polymerázy a sekvenčně specifické regulátory, které aktivují nebo potlačují konkrétní geny. Zabývá se tím, jak se tyto elementy a faktory kombinují, aby určily, kdy a jak silně je gen transkribován. Následná logika regulačních okruhů je rozpracována v oblasti genové regulace.

Core questions

• Jaké sekvenční elementy definují promotor a kde se nacházejí?
• Jak obecné transkripční faktory pomáhají umístit polymerázu?
• Jak sekvenčně specifické faktory aktivují nebo potlačují konkrétní geny?
• Jak vzdálené enhancery ovlivňují transkripci na promotoru?

Key theories

Kombinatorická kontrola transkripčními faktory

Transkripce genu je určena konkrétní kombinací aktivátorů a represorů vázaných na jeho promotoru a enhancerech, takže omezený repertoár faktorů může specifikovat velké množství odlišných expresních vzorců.

Modulární cis-regulační elementy

Core promotory umisťují polymerázu, zatímco oddělené proximální a distální elementy, jako jsou enhancery, vážou regulační faktory a působí na dálku, čímž činí regulační DNA modulární a kombinovatelnou.

Mechanisms

Obecné transkripční faktory se shromažďují na core promotoru, aby rekrutovaly a správně umístily RNA polymerázu, čímž tvoří bazální aparát. Sekvenčně specifické transkripční faktory se vážou na svá cílová místa na promotorech a enhancerech prostřednictvím DNA-vazebných domén a používají oddělené aktivační nebo represi potlačující domény k náboru koaktivátorů, korepresorů a komplexů modifikujících chromatin. Enhancery mohou působit na velké vzdálenosti smyčkováním intervenující DNA tak, aby vázané faktory kontaktovaly bazální aparát, integrující mnoho vstupů do jediné úrovně transkripce.

Clinical relevance

Mutace v promotorech, enhancerech a transkripčních faktorech způsobují vývojové poruchy a rakoviny a transkripční faktory jsou intenzivně studovanými terapeutickými cíli; formulováno spíše jako význam než klinické vodítko.

History

Analýza bakteriálních a virových promotorů v 70. a 80. letech definovala konzervované promotorové sekvence a klonování prvních sekvenčně specifických eukaryotických transkripčních faktorů zavedlo kombinatorický, modulární pohled na genovou kontrolu, který je nyní standardem v molekulární biologii.

Key figures

• Robert Tjian
• Mark Ptashne

Seminal works

• lodish2016
• alberts2014

Frequently asked questions

Jaký je rozdíl mezi promotorem a enhancerem?

Promotor je DNA vedle startovacího místa, kde je umístěna polymeráza; enhancer je regulační element, často vzdálený, který prostřednictvím vázaných faktorů zesiluje transkripci.

Zapínají všechny transkripční faktory geny?

Ne. Některé jsou aktivátory, které zvyšují transkripci, zatímco jiné jsou represory, které ji snižují nebo blokují; rovnováha určuje výstup genu.