Faktor Transkripsi dan Regulasi Trans-Akting

Faktor transkripsi adalah protein yang mengikat sekuens DNA spesifik dan mengontrol laju transkripsi, bekerja secara trans karena merupakan produk yang dapat berdifusi yang dapat meregulasi gen target apa pun yang membawa situs pengikatnya. Mereka adalah penentu utama ekspresi gen, mengintegrasikan sinyal seluler ke dalam aktivasi atau represi program gen.

Definition

Faktor transkripsi adalah protein yang mengikat sekuens DNA spesifik dan dengan demikian mengontrol transfer (transkripsi) informasi genetik dari DNA ke RNA, bertindak sebagai regulator trans-akting yang mengaktifkan atau merepresi gen targetnya.

Scope

Topik ini mencakup faktor transkripsi pengikat DNA spesifik-sekuens, domain pengikat DNA dan aktivasi/represinya, bagaimana mereka diorganisasikan ke dalam famili struktural, dan bagaimana mereka merekrut atau memblokir mesin basal dan kofaktor. Ini membedakan protein trans-akting ini dari elemen DNA cis-akting yang mereka baca, dan dari faktor umum mesin basal. Perlakuan ini bersifat referensi-edukasi.

Core questions

• Bagaimana faktor transkripsi mengenali sekuens target DNA spesifiknya?
• Bagaimana faktor yang terikat meningkatkan atau menurunkan transkripsi gen targetnya?
• Bagaimana faktor transkripsi diorganisasikan ke dalam famili, dan berapa banyak yang dikodekan oleh suatu genom?

Key concepts

• Domain pengikat DNA spesifik-sekuens
• Domain aktivasi dan represi
• Famili struktural pengikat DNA (misalnya, jari seng, homeodomain, heliks-loop-heliks dasar, ritsleting leusin)
• Aktivator dan represor
• Koaktivator dan korepresor
• Kontrol kombinatorial
• Pemetaan situs pengikatan ChIP-seq

Key theories

Model operon dan protein pengatur

Jacob dan Monod mengusulkan bahwa protein pengatur yang dapat berdifusi bekerja pada sekuens operator spesifik untuk menghidupkan atau mematikan transkripsi gen, memperkenalkan konsep regulasi trans-akting yang mendasari biologi faktor transkripsi.

Mechanisms

Faktor transkripsi menggunakan domain pengikat DNA untuk mengenali sekuens spesifik pendek dan domain efektor terpisah untuk bekerja pada transkripsi. Aktivator merekrut koaktivator dan mesin basal serta dapat membantu membuka kromatin, sedangkan represor memblokir perekrutan, merekrut korepresor, atau memadatkan kromatin. Karena banyak faktor mengikat situs yang tumpang tindih dan bekerja bersama, ekspresi gen diatur secara kombinatorial oleh kumpulan faktor tertentu yang ada. Peta pengikatan seluruh genom yang diperoleh melalui sekuensing imunopresipitasi kromatin telah mengkatalogkan di mana faktor-faktor mengikat, dan kurasi protein pengikat DNA telah mendefinisikan komplemen faktor transkripsi manusia dan familinya.

Clinical relevance

Faktor transkripsi adalah pusat bagi perkembangan dan homeostasis, dan disregulasi atau mutasinya berkontribusi pada kanker dan gangguan perkembangan; mereka adalah kelas target obat yang banyak dipelajari, meskipun secara historis sulit. Entri ini menjelaskan biologinya pada tingkat referensi dan bukan merupakan dasar untuk keputusan pengobatan individu.

History

Gagasan protein pengatur yang dapat berdifusi yang bekerja pada situs DNA spesifik muncul dari model operon tahun 1961. Pekerjaan struktural selanjutnya mendefinisikan famili pengikat DNA utama, dan di era genomik, sensus sistematis (Vaquerizas et al., 2009; Lambert et al., 2018) mengkatalogkan repertoar faktor transkripsi manusia sementara metode berbasis ChIP memetakan pengikatannya di seluruh genom.

Key figures

• François Jacob
• Jacques Monod
• Sarah A. Teichmann
• Timothy R. Hughes
• Richard A. Young

Seminal works

• jacob-monod-1961
• lambert-2018
• vaquerizas-2009

Frequently asked questions

Mengapa faktor transkripsi disebut trans-akting?

Mereka adalah protein yang dapat berdifusi yang dikodekan di tempat lain dalam genom yang dapat bekerja pada gen target apa pun yang membawa sekuens pengikatnya, berbeda dengan elemen DNA cis-akting, yang hanya meregulasi gen pada molekul yang sama.

Bagaimana faktor transkripsi menemukan situs spesifiknya dalam genom yang besar?

Setiap faktor memiliki domain pengikat DNA yang mengenali motif sekuens pendek, dan spesifisitas dipertajam oleh pengikatan kombinatorial dengan faktor pasangan dan oleh aksesibilitas DNA dalam kromatin.