Promotori i transkripcijski faktori

DNA sekvence koje označavaju početak transkripcije i proteini koji ih očitavaju kako bi uključili ili isključili gene i prilagodili njihov izlaz.

Definition

Promotor je DNA regija koja usmjerava početak transkripcije gena; transkripcijski faktori su proteini koji se vežu na promotorske i pojačivačke sekvence kako bi regrutirali ili modulirali RNA polimerazu, čime kontroliraju hoće li se i koliko gen transkribirati.

Scope

Ova tema obuhvaća cis-djelujuće DNA elemente — jezgrene promotore, proksimalne elemente i distalne pojačivače — te trans-djelujuće proteine koji se vežu na njih: opće transkripcijske faktore potrebne za pozicioniranje polimeraze i sekvencno-specifične regulatore koji aktiviraju ili potiskuju određene gene. Razmatra se kako se ti elementi i faktori kombiniraju kako bi odredili kada i koliko snažno će se gen transkribirati. Nizvodna logika regulatornih krugova razrađena je u području regulacije gena.

Core questions

• Koje sekvencne elemente definira promotor i gdje se nalaze?
• Kako opći transkripcijski faktori pomažu u pozicioniranju polimeraze?
• Kako sekvencno-specifični faktori aktiviraju ili potiskuju određene gene?
• Kako udaljeni pojačivači utječu na transkripciju na promotoru?

Key theories

Kombinatorna kontrola transkripcijskim faktorima

Transkripcija gena određena je specifičnom kombinacijom aktivatora i represora vezanih na njegov promotor i pojačivače, tako da ograničeni repertoar faktora može specificirati velik broj različitih obrazaca ekspresije.

Modularni cis-regulatorni elementi

Jezgreni promotori pozicioniraju polimerazu dok se odvojeni proksimalni i distalni elementi poput pojačivača vežu na regulatorne faktore i djeluju na daljinu, čineći regulatornu DNA modularnom i kombinabilnom.

Mechanisms

Opći transkripcijski faktori okupljaju se na jezgrenom promotoru kako bi regrutirali i ispravno pozicionirali RNA polimerazu, formirajući bazalni aparat. Sekvencno-specifični transkripcijski faktori vežu se na svoja ciljna mjesta na promotorima i pojačivačima putem domena za vezanje DNA i koriste odvojene aktivacijske ili represijske domene za regrutiranje koaktivatora, korepresora i kompleksa za modifikaciju kromatinskih struktura. Pojačivači mogu djelovati na velike udaljenosti petljanjem intermedijarne DNA tako da vezani faktori kontaktiraju bazalni aparat, integrirajući mnoge ulaze u jednu razinu transkripcije.

Clinical relevance

Mutacije u promotorima, pojačivačima i transkripcijskim faktorima uzrokuju razvojne poremećaje i karcinome, a transkripcijski faktori su intenzivno proučavani terapijski ciljevi; uokvireno kao značaj, a ne kao klinička smjernica.

History

Analiza bakterijskih i virusnih promotora 1970-ih i 1980-ih definirala je konzervirane promotorske sekvence, a kloniranje prvih sekvencno-specifičnih eukariotskih transkripcijskih faktora uspostavilo je kombinatorni, modularni pogled na kontrolu gena koji je sada standard u molekularnoj biologiji.

Key figures

• Robert Tjian
• Mark Ptashne

Seminal works

• lodish2016
• alberts2014

Frequently asked questions

Koja je razlika između promotora i pojačivača?

Promotor je DNA pored početnog mjesta gdje je polimeraza pozicionirana; pojačivač je regulatorni element, često daleko, koji pojačava transkripciju putem vezanih faktora.

Uključuju li svi transkripcijski faktori gene?

Ne. Neki su aktivatori koji povećavaju transkripciju, dok su drugi represori koji je smanjuju ili blokiraju; ravnoteža određuje izlaz gena.