Промоторы и факторы транскрипции

Последовательности ДНК, обозначающие начало транскрипции, и белки, которые их считывают для включения или выключения генов и настройки их активности.

Definition

Промотор — это область ДНК, которая направляет начало транскрипции гена; факторы транскрипции — это белки, которые связываются с последовательностями промоторов и энхансеров для привлечения или модуляции РНК-полимеразы, тем самым контролируя, транскрибируется ли ген и в каком объеме.

Scope

Эта тема охватывает цис-действующие элементы ДНК — основные промоторы, проксимальные элементы и дистальные энхансеры — а также транс-действующие белки, которые с ними связываются: общие факторы транскрипции, необходимые для позиционирования полимеразы, и последовательно-специфические регуляторы, которые активируют или репрессируют определенные гены. В ней рассматривается, как эти элементы и факторы в совокупности определяют, когда и насколько сильно транскрибируется ген. Последующая логика регуляторных цепей разрабатывается в области регуляции генов.

Core questions

• Какие элементы последовательности определяют промотор и где они расположены?
• Как общие факторы транскрипции помогают позиционировать полимеразу?
• Как последовательно-специфические факторы активируют или репрессируют определенные гены?
• Как отдаленные энхансеры влияют на транскрипцию на промоторе?

Key theories

Комбинаторный контроль факторами транскрипции

Транскрипция гена определяется конкретной комбинацией активаторов и репрессоров, связанных с его промотором и энхансерами, поэтому ограниченный репертуар факторов может определять большое количество различных паттернов экспрессии.

Модульные цис-регуляторные элементы

Основные промоторы позиционируют полимеразу, в то время как отдельные проксимальные и дистальные элементы, такие как энхансеры, связывают регуляторные факторы и действуют на расстоянии, делая регуляторную ДНК модульной и комбинируемой.

Mechanisms

Общие факторы транскрипции собираются на основном промоторе для привлечения и правильного позиционирования РНК-полимеразы, образуя базальный аппарат. Последовательно-специфические факторы транскрипции связываются со своими целевыми участками на промоторах и энхансерах через ДНК-связывающие домены и используют отдельные домены активации или репрессии для привлечения коактиваторов, корепрессоров и комплексов, модифицирующих хроматин. Энхансеры могут действовать на больших расстояниях, образуя петли в промежуточной ДНК, так что связанные факторы контактируют с базальным аппаратом, интегрируя множество входных сигналов в единый уровень транскрипции.

Clinical relevance

Мутации в промоторах, энхансерах и факторах транскрипции вызывают нарушения развития и онкологические заболевания, а факторы транскрипции интенсивно изучаются как терапевтические мишени; это сформулировано как значимость, а не как клиническое руководство.

History

Анализ бактериальных и вирусных промоторов в 1970-х и 1980-х годах определил консервативные последовательности промоторов, а клонирование первых последовательно-специфических эукариотических факторов транскрипции установило комбинаторную, модульную концепцию контроля генов, которая теперь является стандартной в молекулярной биологии.

Key figures

• Robert Tjian
• Mark Ptashne

Seminal works

• lodish2016
• alberts2014

Frequently asked questions

В чем разница между промотором и энхансером?

Промотор — это ДНК рядом с сайтом начала, где позиционируется полимераза; энхансер — это регуляторный элемент, часто расположенный далеко, который усиливает транскрипцию через связанные факторы.

Все ли факторы транскрипции включают гены?

Нет. Некоторые являются активаторами, которые увеличивают транскрипцию, в то время как другие являются репрессорами, которые уменьшают или блокируют ее; баланс определяет активность гена.