Promotori e fattori di trascrizione

Le sequenze di DNA che segnano l'inizio della trascrizione e le proteine che le leggono per attivare o disattivare i geni e regolarne l'espressione.

Definition

Un promotore è la regione di DNA che dirige l'inizio della trascrizione di un gene; i fattori di trascrizione sono proteine che si legano alle sequenze di promotori ed enhancer per reclutare o modulare l'RNA polimerasi, controllando così se e quanto un gene viene trascritto.

Scope

Questo argomento tratta gli elementi di DNA cis-agenti — promotori core, elementi prossimali ed enhancer distali — e le proteine trans-agenti che li legano: fattori di trascrizione generali necessari per posizionare la polimerasi e regolatori sequenza-specifici che attivano o reprimono geni particolari. Vengono esaminati come questi elementi e fattori si combinano per determinare quando e con quale intensità un gene viene trascritto. La logica a valle dei circuiti regolatori è sviluppata nell'area della regolazione genica.

Core questions

• Quali elementi di sequenza definiscono un promotore e dove si trovano?
• In che modo i fattori di trascrizione generali aiutano a posizionare la polimerasi?
• In che modo i fattori sequenza-specifici attivano o reprimono geni particolari?
• In che modo gli enhancer distanti influenzano la trascrizione a livello di un promotore?

Key theories

Controllo combinatorio da parte dei fattori di trascrizione

La trascrizione di un gene è determinata dalla particolare combinazione di attivatori e repressori legati al suo promotore e agli enhancer, quindi un repertorio limitato di fattori può specificare un gran numero di distinti modelli di espressione.

Elementi cis-regolatori modulari

I promotori core posizionano la polimerasi mentre elementi prossimali e distali separati, come gli enhancer, legano fattori regolatori e agiscono a distanza, rendendo il DNA regolatorio modulare e combinabile.

Mechanisms

I fattori di trascrizione generali si assemblano al promotore core per reclutare e posizionare correttamente l'RNA polimerasi, formando l'apparato basale. I fattori di trascrizione sequenza-specifici si legano ai loro siti bersaglio a livello di promotori ed enhancer tramite domini di legame al DNA e utilizzano domini di attivazione o repressione separati per reclutare coattivatori, corepressori e complessi che modificano la cromatina. Gli enhancer possono agire su lunghe distanze ripiegando il DNA interposto in modo che i fattori legati contattino l'apparato basale, integrando molti input in un singolo livello di trascrizione.

Clinical relevance

Le mutazioni nei promotori, negli enhancer e nei fattori di trascrizione causano disturbi dello sviluppo e tumori, e i fattori di trascrizione sono bersagli terapeutici intensamente studiati; inquadrato come significato piuttosto che come guida clinica.

History

L'analisi dei promotori batterici e virali negli anni '70 e '80 ha definito sequenze promotrici conservate, e la clonazione dei primi fattori di trascrizione eucariotici sequenza-specifici ha stabilito la visione combinatoria e modulare del controllo genico ora standard in biologia molecolare.

Key figures

• Robert Tjian
• Mark Ptashne

Seminal works

• lodish2016
• alberts2014

Frequently asked questions

Qual è la differenza tra un promotore e un enhancer?

Un promotore è il DNA adiacente al sito di inizio dove la polimerasi è posizionata; un enhancer è un elemento regolatorio, spesso lontano, che potenzia la trascrizione attraverso fattori legati.

Tutti i fattori di trascrizione attivano i geni?

No. Alcuni sono attivatori che aumentano la trascrizione, mentre altri sono repressori che la riducono o la bloccano; l'equilibrio determina l'espressione di un gene.