Promotere og transkriptionsfaktorer

De DNA-sekvenser, der markerer, hvor transkriptionen begynder, og de proteiner, der aflæser dem for at tænde eller slukke for gener og justere deres output.

Definition

En promotor er den DNA-region, der dirigerer starten af transkriptionen af et gen; transkriptionsfaktorer er proteiner, der binder til promotor- og enhancersekvenser for at rekruttere eller modulere RNA-polymerase, og derved kontrollerer, om og hvor meget et gen transskriberes.

Scope

Dette emne dækker cis-virkende DNA-elementer – kernepromotere, proksimale elementer og distale enhancere – samt de trans-virkende proteiner, der binder til dem: generelle transkriptionsfaktorer, der er nødvendige for at placere polymerasen, og sekvensspecifikke regulatorer, der aktiverer eller undertrykker specifikke gener. Det behandler, hvordan disse elementer og faktorer kombineres for at bestemme, hvornår og hvor stærkt et gen transskriberes. Den nedstrøms logik af reguleringskredsløb udvikles inden for genreguleringsområdet.

Core questions

• Hvilke sekvenselementer definerer en promotor, og hvor er de placeret?
• Hvordan hjælper generelle transkriptionsfaktorer med at placere polymerasen?
• Hvordan aktiverer eller undertrykker sekvensspecifikke faktorer specifikke gener?
• Hvordan påvirker fjerne enhancere transkriptionen ved en promotor?

Key theories

Kombinatorisk kontrol af transkriptionsfaktorer

Et gens transkription bestemmes af den specifikke kombination af aktivatorer og repressorer bundet til dets promotor og enhancere, så et begrænset repertoire af faktorer kan specificere et stort antal forskellige ekspressionsmønstre.

Modulære cis-regulerende elementer

Kernepromotere placerer polymerasen, mens separate proksimale og distale elementer som enhancere binder regulerende faktorer og virker på afstand, hvilket gør regulerende DNA modulært og kombinerbart.

Mechanisms

Generelle transkriptionsfaktorer samles ved kernepromotoren for at rekruttere og korrekt placere RNA-polymerase, hvorved det basale apparat dannes. Sekvensspecifikke transkriptionsfaktorer binder til deres målsekvenser ved promotere og enhancere via DNA-bindende domæner og bruger separate aktiverings- eller undertrykkelsesdomæner til at rekruttere coaktivatorer, corepressorer og kromatinmodificerende komplekser. Enhancere kan virke over lange afstande ved at loope det mellemliggende DNA, så bundne faktorer kontakter det basale apparat, hvilket integrerer mange input i et enkelt transkriptionsniveau.

Clinical relevance

Mutationer i promotere, enhancere og transkriptionsfaktorer forårsager udviklingsforstyrrelser og kræft, og transkriptionsfaktorer er intensivt studerede terapeutiske mål; formuleret som betydning snarere end klinisk vejledning.

History

Analyse af bakterielle og virale promotere i 1970'erne og 1980'erne definerede konserverede promotorsekvenser, og kloningen af de første sekvensspecifikke eukaryote transkriptionsfaktorer etablerede den kombinatoriske, modulære opfattelse af genkontrol, der nu er standard inden for molekylærbiologien.

Key figures

• Robert Tjian
• Mark Ptashne

Seminal works

• lodish2016
• alberts2014

Frequently asked questions

Hvad er forskellen mellem en promotor og en enhancer?

En promotor er DNA'et ved siden af startstedet, hvor polymerasen er placeret; en enhancer er et regulerende element, ofte langt væk, der forstærker transkriptionen via bundne faktorer.

Tænder alle transkriptionsfaktorer for gener?

Nej. Nogle er aktivatorer, der øger transkriptionen, mens andre er repressorer, der reducerer eller blokerer den; balancen bestemmer et gens output.