Promootorid ja transkriptsioonifaktorid

DNA järjestused, mis märgivad transkriptsiooni alguskohta, ja valgud, mis neid loevad geenide sisse- või väljalülitamiseks ja nende väljundi reguleerimiseks.

Definition

Promootor on DNA piirkond, mis suunab geeni transkriptsiooni algust; transkriptsioonifaktorid on valgud, mis seonduvad promootori ja võimendaja järjestustega, et värvata või moduleerida RNA polümeraasi, kontrollides seeläbi, kas ja kui palju geeni transkribeeritakse.

Scope

See teema hõlmab cis-toimelisi DNA elemente – tuumpromootoreid, proksimaalseid elemente ja distaalseid võimendajaid – ning nendega seonduvaid trans-toimelisi valke: üldisi transkriptsioonifaktoreid, mis on vajalikud polümeraasi positsioneerimiseks, ja järjestusspetsiifilisi regulaatoreid, mis aktiveerivad või represseerivad konkreetseid geene. Käsitletakse, kuidas need elemendid ja faktorid kombineeruvad, et määrata, millal ja kui tugevalt geeni transkribeeritakse. Regulatoorsete ahelate allavoolu loogika on arendatud geeni regulatsiooni valdkonnas.

Core questions

• Millised järjestuselemendid defineerivad promootori ja kus need asuvad?
• Kuidas aitavad üldised transkriptsioonifaktorid polümeraasi positsioneerida?
• Kuidas järjestusspetsiifilised faktorid aktiveerivad või represseerivad konkreetseid geene?
• Kuidas mõjutavad kauged võimendajad transkriptsiooni promootoris?

Key theories

Kombinatoorne kontroll transkriptsioonifaktorite abil

Geeni transkriptsiooni määrab selle promootori ja võimendajatega seotud aktivaatorite ja repressorite konkreetne kombinatsioon, nii et piiratud faktorite repertuaar suudab määrata suure hulga erinevaid ekspressioonimustreid.

Modulaarsed cis-regulatoorsed elemendid

Tuumpromootorid positsioneerivad polümeraasi, samas kui eraldiseisvad proksimaalsed ja distaalsed elemendid, nagu võimendajad, seovad regulatoorseid faktoreid ja toimivad eemalt, muutes regulatoorse DNA modulaarseks ja kombineeritavaks.

Mechanisms

Üldised transkriptsioonifaktorid kogunevad tuumpromootorisse, et värvata ja õigesti positsioneerida RNA polümeraasi, moodustades basaalse aparaadi. Järjestusspetsiifilised transkriptsioonifaktorid seonduvad oma sihtkohtadega promootorites ja võimendajates DNA-d siduvate domeenide kaudu ning kasutavad eraldi aktivatsiooni- või repressioonidomeene koaktivaatorite, korepressorite ja kromatiini modifitseerivate komplekside värbamiseks. Võimendajad võivad toimida pikkade vahemaade tagant, luues vahepealse DNA ahela, nii et seotud faktorid puutuvad kokku basaalse aparaadiga, integreerides paljud sisendid ühele transkriptsiooni tasemele.

Clinical relevance

Mutatsioonid promootorites, võimendajates ja transkriptsioonifaktorites põhjustavad arenguhäireid ja vähki ning transkriptsioonifaktorid on intensiivselt uuritud terapeutilised sihtmärgid; raamitud pigem olulisuse kui kliinilise juhendina.

History

Bakteriaalsete ja viiruslike promootorite analüüs 1970. ja 1980. aastatel defineeris konserveerunud promootori järjestused ning esimeste järjestusspetsiifiliste eukarüootsete transkriptsioonifaktorite kloonimine rajas geeni kontrolli kombinatoorse, modulaarse vaate, mis on nüüd molekulaarbioloogias standardne.

Key figures

• Robert Tjian
• Mark Ptashne

Seminal works

• lodish2016
• alberts2014

Frequently asked questions

Mis vahe on promootoril ja võimendajal?

Promootor on DNA transkriptsiooni alguskoha kõrval, kuhu polümeraas on positsioneeritud; võimendaja on regulatoorne element, sageli kaugel, mis võimendab transkriptsiooni seotud faktorite kaudu.

Kas kõik transkriptsioonifaktorid lülitavad geenid sisse?

Ei. Mõned on aktivaatorid, mis suurendavad transkriptsiooni, samas kui teised on repressorid, mis seda vähendavad või blokeerivad; tasakaal määrab geeni väljundi.