پروموترها و عناصر سیس-اثرگذار

پروموترها و سایر عناصر سیس-اثرگذار، توالی‌های DNA هستند که در همان مولکول ژنی که کنترل می‌کنند، قرار دارند و تعیین می‌کنند که رونویسی از کجا آغاز شود و چگونه تنظیم گردد. آنها بستر اتصال برای RNA پلیمراز و پروتئین‌های تنظیمی را فراهم می‌کنند و ترکیب آنها، قدرت، زمان‌بندی و اختصاصیت بافتی بیان یک ژن را تعیین می‌کند.

Definition

پروموتر، ناحیه DNA سیس-اثرگذار است که آغاز رونویسی یک ژن را هدایت می‌کند؛ عناصر سیس-اثرگذار به طور گسترده‌تر، توالی‌های DNA در همان مولکول هستند که حضور و آرایش آنها با عمل به عنوان جایگاه‌های اتصال برای ماشین رونویسی و پروتئین‌های تنظیمی، رونویسی را تنظیم می‌کنند.

Scope

این موضوع شامل پروموتر اصلی است که محل شروع رونویسی را تعیین می‌کند (از جمله عناصری مانند جعبه TATA و آغازگر)، توالی‌های تنظیمی نزدیک و دوردست (افزاینده‌ها، کاهنده‌ها، عایق‌ها)، و چگونگی نشانه‌گذاری پروموترهای فعال توسط ویژگی‌های کروماتین. این موضوع، توالی‌های سیس-اثرگذار (همان مولکول) را از پروتئین‌های ترانس-اثرگذار که آنها را می‌خوانند، متمایز می‌کند و در سطح مرجع-آموزشی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

Core questions

• کدام توالی‌های DNA مشخص می‌کنند که رونویسی در کجا و با چه شدتی آغاز شود؟
• چگونه افزاینده‌های دوردست بر پروموتر در فواصل ژنومی طولانی تأثیر می‌گذارند؟
• چه چیزی یک عنصر سیس-اثرگذار را از یک عامل ترانس-اثرگذار متمایز می‌کند؟

Key concepts

• پروموتر اصلی و محل شروع رونویسی
• جعبه TATA و عنصر آغازگر
• افزاینده‌ها و کاهنده‌ها
• عایق‌ها
• پروموترهای جزیره CpG
• تنظیم سیس در مقابل ترانس
• RNAهای افزاینده

Mechanisms

پروموتر اصلی شامل موتیف‌های توالی کوتاه، مانند جعبه TATA و آغازگر است که ماشین رونویسی پایه را در جایگاه خود قرار می‌دهند و محل شروع را تعریف می‌کنند، در حالی که ترکیب دقیق عناصر، قدرت و پاسخ‌دهی پروموتر را تنظیم می‌کند. افزاینده‌های دوردست (distal enhancers) عمدتاً مستقل از جهت‌گیری و فاصله، با حلقه‌زنی و تماس با پروموترهای هدف خود عمل می‌کنند و عایق‌ها (insulators) دامنه‌های تنظیمی را محدود می‌کنند. در سلول‌های انسانی، بیشتر پروموترهای فعال دارای نشانه‌های کروماتینی مشخصی هستند و بسیاری از آنها در جزایر CpG قرار گرفته‌اند، و برخی از افزاینده‌ها خود به RNAهای غیرکدکننده رونویسی می‌شوند که فعالیت تنظیمی آنها را همراهی می‌کنند.

Clinical relevance

جهش‌ها و واریانت‌ها در پروموترها و افزاینده‌ها می‌توانند دوز ژن را تغییر داده و به بیماری‌های ارثی و اکتسابی کمک کنند، و بسیاری از واریانت‌های ژنتیکی مرتبط با بیماری در چنین مناطق تنظیمی قرار می‌گیرند تا در توالی کدکننده. این مدخل این توالی‌ها را در سطح مرجع توصیف می‌کند و مبنایی برای تفسیر بالینی واریانت‌های یک فرد نیست.

History

مطالعات کلاسیک پروموتر و افزاینده در دهه 1980، عناصر اصلی کوتاه و عملکرد دوربرد افزاینده‌ها را تعریف کردند. بررسی Smale و Kadonaga در سال 2003، پروموتر اصلی RNA پلیمراز II را تثبیت کرد، و نقشه‌برداری کروماتین و رونویسی در مقیاس ژنوم بعداً نشان داد که چگونه پروموترها نشانه‌گذاری می‌شوند و چگونه افزاینده‌ها، از جمله آنهایی که رونویسی می‌شوند، بیان ژن را سازماندهی می‌کنند.

Key figures

• Stephen T. Smale
• James T. Kadonaga
• Joanna Wysocka
• Richard A. Young

Seminal works

• smale-kadonaga-2003
• long-2016

Frequently asked questions

تفاوت بین پروموتر و افزاینده چیست؟

پروموتر توالی در ابتدای ژن است که ماشین رونویسی را در جایگاه خود قرار می‌دهد، در حالی که افزاینده یک توالی تنظیمی است که می‌تواند رونویسی را از راه دور و در هر جهتی با تماس با پروموتر تقویت کند.

سیس-اثرگذار به چه معناست؟

عنصر سیس-اثرگذار یک توالی DNA است که ژنی را در همان مولکول DNA تنظیم می‌کند، برخلاف عوامل ترانس-اثرگذار که پروتئین‌های (یا RNAهای) قابل انتشار هستند و بدون توجه به مکان بر توالی‌های هدف عمل می‌کنند.