פרומוטורים וגורמי שעתוק

רצפי ה-DNA המסמנים היכן מתחילה שעתוק, והחלבונים הקוראים אותם כדי להפעיל או לכבות גנים ולכוונן את תפוקתם.

Definition

פרומוטור הוא אזור ה-DNA המכוון את תחילת השעתוק של גן; גורמי שעתוק הם חלבונים הנקשרים לרצפי פרומוטור ואנהנסר כדי לגייס או לווסת את ה-RNA פולימראז, ובכך לשלוט אם וכמה גן משועתק.

Scope

נושא זה עוסק באלמנטים ציס-פעילים ב-DNA – פרומוטורים גרעיניים, אלמנטים פרוקסימליים ואלמנטים מרוחקים (enhancers) – ובחלבונים הטרנס-פעילים הנקשרים אליהם: גורמי שעתוק כלליים הנדרשים למיקום הפולימראז, ורגולטורים ספציפיים לרצף המפעילים או מדכאים גנים מסוימים. הוא מתייחס לאופן שבו אלמנטים וגורמים אלה משתלבים יחד כדי לקבוע מתי ובאיזו עוצמה גן משועתק. ההיגיון במורד הזרם של מעגלים רגולטוריים מפותח בתחום בקרת גנים.

Core questions

• אילו אלמנטים רצפיים מגדירים פרומוטור והיכן הם ממוקמים?
• כיצד גורמי שעתוק כלליים מסייעים במיקום הפולימראז?
• כיצד גורמים ספציפיים לרצף מפעילים או מדכאים גנים מסוימים?
• כיצד אנהנסרים מרוחקים משפיעים על שעתוק בפרומוטור?

Key theories

בקרה קומבינטורית על ידי גורמי שעתוק

השעתוק של גן נקבע על ידי השילוב הספציפי של מפעילים ומדכאים הנקשרים לפרומוטורים ולאנהנסרים שלו, כך שרפרטואר מוגבל של גורמים יכול לקבוע מספר רב של דפוסי ביטוי מובחנים.

אלמנטים רגולטוריים ציס-מודולריים

פרומוטורים גרעיניים ממקמים את הפולימראז בעוד שאלמנטים פרוקסימליים ומרוחקים נפרדים, כגון אנהנסרים, קושרים גורמים רגולטוריים ופועלים מרחוק, מה שהופך את ה-DNA הרגולטורי למודולרי וניתן לשילוב.

Mechanisms

גורמי שעתוק כלליים מתאספים בפרומוטור הגרעיני כדי לגייס ולמקם נכון את ה-RNA פולימראז, ויוצרים את המנגנון הבסיסי. גורמי שעתוק ספציפיים לרצף נקשרים לאתרי המטרה שלהם בפרומוטורים ובאנהנסרים באמצעות דומייני קישור ל-DNA ומשתמשים בדומייני הפעלה או דיכוי נפרדים כדי לגייס קו-אקטיבטורים, קו-רפרסורים וקומפלקסים לשינוי כרומטין. אנהנסרים יכולים לפעול למרחקים ארוכים על ידי לולאה של ה-DNA המפריד כך שגורמים קשורים יבואו במגע עם המנגנון הבסיסי, וישלבו קלטים רבים לרמת שעתוק אחת.

Clinical relevance

מוטציות בפרומוטורים, אנהנסרים וגורמי שעתוק גורמות להפרעות התפתחותיות ולסרטן, וגורמי שעתוק נחקרים באופן אינטנסיבי כיעדים טיפוליים; ממוסגר כחשיבות ולא כהכוונה קלינית.

History

ניתוח של פרומוטורים חיידקיים וויראליים בשנות ה-70 וה-80 הגדיר רצפי פרומוטור שמורים, ושיבוט גורמי השעתוק האאוקריוטיים הספציפיים לרצף הראשונים ביסס את התפיסה הקומבינטורית והמודולרית של בקרת גנים, המקובלת כיום בביולוגיה מולקולרית.

Key figures

• Robert Tjian
• Mark Ptashne

Seminal works

• lodish2016
• alberts2014

Frequently asked questions

מה ההבדל בין פרומוטור לאנהנסר?

פרומוטור הוא ה-DNA הסמוך לאתר ההתחלה שבו ממוקם הפולימראז; אנהנסר הוא אלמנט רגולטורי, לעיתים קרובות מרוחק, המגביר שעתוק באמצעות גורמים קשורים.

האם כל גורמי השעתוק מפעילים גנים?

לא. חלקם מפעילים המגבירים שעתוק, בעוד שאחרים הם מדכאים המפחיתים או חוסמים אותו; האיזון קובע את תפוקת הגן.