Promotory i czynniki transkrypcyjne

Sekwencje DNA, które wyznaczają początek transkrypcji, oraz białka, które je odczytują, aby włączać lub wyłączać geny i regulować ich ekspresję.

Definition

Promotor to region DNA, który kieruje rozpoczęciem transkrypcji genu; czynniki transkrypcyjne to białka, które wiążą się z sekwencjami promotorowymi i wzmacniającymi, aby rekrutować lub modulować polimerazę RNA, kontrolując w ten sposób, czy i w jakim stopniu gen jest transkrybowany.

Scope

Ten temat obejmuje cis-działające elementy DNA — promotory rdzeniowe, elementy proksymalne i wzmacniacze dystalne — oraz trans-działające białka, które się z nimi wiążą: ogólne czynniki transkrypcyjne niezbędne do pozycjonowania polimerazy oraz sekwencyjnie specyficzne regulatory, które aktywują lub represjonują poszczególne geny. Omówiono, w jaki sposób te elementy i czynniki łączą się, aby określić, kiedy i jak silnie gen jest transkrybowany. Logika obwodów regulacyjnych niższego rzędu jest rozwijana w obszarze regulacji genów.

Core questions

• Jakie elementy sekwencyjne definiują promotor i gdzie się one znajdują?
• W jaki sposób ogólne czynniki transkrypcyjne pomagają w pozycjonowaniu polimerazy?
• W jaki sposób czynniki sekwencyjnie specyficzne aktywują lub represjonują poszczególne geny?
• W jaki sposób odległe wzmacniacze wpływają na transkrypcję w promotorze?

Key theories

Kombinatoryjna kontrola przez czynniki transkrypcyjne

Transkrypcja genu jest ustalana przez konkretną kombinację aktywatorów i represorów związanych z jego promotorem i wzmacniaczami, dzięki czemu ograniczony repertuar czynników może określać dużą liczbę odrębnych wzorców ekspresji.

Modułowe elementy cis-regulacyjne

Promotory rdzeniowe pozycjonują polimerazę, podczas gdy oddzielne elementy proksymalne i dystalne, takie jak wzmacniacze, wiążą czynniki regulacyjne i działają na odległość, czyniąc DNA regulacyjne modułowym i kombinowalnym.

Mechanisms

Ogólne czynniki transkrypcyjne gromadzą się w promotorze rdzeniowym, aby rekrutować i prawidłowo pozycjonować polimerazę RNA, tworząc aparat podstawowy. Sekwencyjnie specyficzne czynniki transkrypcyjne wiążą się ze swoimi miejscami docelowymi w promotorach i wzmacniaczach poprzez domeny wiążące DNA i wykorzystują oddzielne domeny aktywujące lub represyjne do rekrutacji koaktywatorów, korepresorów i kompleksów modyfikujących chromatynę. Wzmacniacze mogą działać na duże odległości poprzez pętlenie pośredniczącego DNA, tak aby związane czynniki kontaktowały się z aparatem podstawowym, integrując wiele sygnałów wejściowych w jeden poziom transkrypcji.

Clinical relevance

Mutacje w promotorach, wzmacniaczach i czynnikach transkrypcyjnych powodują zaburzenia rozwojowe i nowotwory, a czynniki transkrypcyjne są intensywnie badanymi celami terapeutycznymi; ujęte jako znaczenie, a nie wytyczne kliniczne.

History

Analiza bakteryjnych i wirusowych promotorów w latach 70. i 80. XX wieku zdefiniowała konserwowane sekwencje promotorowe, a klonowanie pierwszych sekwencyjnie specyficznych eukariotycznych czynników transkrypcyjnych ustanowiło kombinatoryczne, modułowe podejście do kontroli genów, obecnie standardowe w biologii molekularnej.

Key figures

• Robert Tjian
• Mark Ptashne

Seminal works

• lodish2016
• alberts2014

Frequently asked questions

Jaka jest różnica między promotorem a wzmacniaczem?

Promotor to DNA znajdujące się obok miejsca startu, gdzie pozycjonowana jest polimeraza; wzmacniacz to element regulacyjny, często odległy, który zwiększa transkrypcję poprzez związane czynniki.

Czy wszystkie czynniki transkrypcyjne włączają geny?

Nie. Niektóre są aktywatorami, które zwiększają transkrypcję, podczas gdy inne są represorami, które ją zmniejszają lub blokują; równowaga decyduje o ekspresji genu.