Promotorer og transkripsjonsfaktorer

DNA-sekvensene som markerer hvor transkripsjonen begynner, og proteinene som avleser dem for å slå gener av eller på og justere deres uttrykk.

Definition

En promotor er DNA-regionen som styrer starten av transkripsjonen av et gen; transkripsjonsfaktorer er proteiner som binder seg til promotor- og enhancersekvenser for å rekruttere eller modulere RNA-polymerase, og dermed kontrollere hvorvidt og hvor mye et gen transkriberes.

Scope

Dette emnet omhandler cis-virkende DNA-elementer – kjernepromotorer, proksimale elementer og distale enhancers – og de trans-virkende proteinene som binder seg til dem: generelle transkripsjonsfaktorer som er nødvendige for å posisjonere polymerasen, og sekvensspesifikke regulatorer som aktiverer eller undertrykker spesifikke gener. Det adresserer hvordan disse elementene og faktorene kombineres for å bestemme når og hvor sterkt et gen transkriberes. Den nedstrøms logikken i reguleringskretser utvikles innen genreguleringsområdet.

Core questions

• Hvilke sekvenselementer definerer en promotor, og hvor er de lokalisert?
• Hvordan hjelper generelle transkripsjonsfaktorer med å posisjonere polymerasen?
• Hvordan aktiverer eller undertrykker sekvensspesifikke faktorer spesifikke gener?
• Hvordan påvirker fjerne enhancers transkripsjonen ved en promotor?

Key theories

Kombinatorisk kontroll av transkripsjonsfaktorer

Et gens transkripsjon bestemmes av den spesifikke kombinasjonen av aktivatorer og repressorer bundet til dets promotor og enhancers, slik at et begrenset repertoar av faktorer kan spesifisere et stort antall distinkte uttrykksmønstre.

Modulære cis-regulerende elementer

Kjernepromotorer posisjonerer polymerasen, mens separate proksimale og distale elementer som enhancers binder regulerende faktorer og virker på avstand, noe som gjør regulerende DNA modulært og kombinerbart.

Mechanisms

Generelle transkripsjonsfaktorer samles ved kjernepromotoren for å rekruttere og korrekt posisjonere RNA-polymerase, og danner det basale apparatet. Sekvensspesifikke transkripsjonsfaktorer binder seg til sine målsekvenser ved promotorer og enhancers gjennom DNA-bindende domener og bruker separate aktiverings- eller represjonsdomener for å rekruttere koaktivatorer, korepressorer og kromatinmodulerende komplekser. Enhancers kan virke over lange avstander ved å loope det mellomliggende DNA slik at bundne faktorer kontakter det basale apparatet, og integrerer mange input til et enkelt transkripsjonsnivå.

Clinical relevance

Mutasjoner i promotorer, enhancers og transkripsjonsfaktorer forårsaker utviklingsforstyrrelser og kreft, og transkripsjonsfaktorer er intensivt studerte terapeutiske mål; formulert som betydning snarere enn klinisk veiledning.

History

Analyse av bakterielle og virale promotorer på 1970- og 1980-tallet definerte konserverte promotorsekvenser, og kloningen av de første sekvensspesifikke eukaryote transkripsjonsfaktorene etablerte det kombinatoriske, modulære synet på genkontroll som nå er standard i molekylærbiologien.

Key figures

• Robert Tjian
• Mark Ptashne

Seminal works

• lodish2016
• alberts2014

Frequently asked questions

Hva er forskjellen mellom en promotor og en enhancer?

En promotor er DNA-et ved startstedet der polymerasen er posisjonert; en enhancer er et regulerende element, ofte langt unna, som forsterker transkripsjonen gjennom bundne faktorer.

Slår alle transkripsjonsfaktorer gener på?

Nei. Noen er aktivatorer som øker transkripsjonen, mens andre er repressorer som reduserer eller blokkerer den; balansen bestemmer et gens uttrykk.