Promotory a transkripčné faktory

DNA sekvencie, ktoré označujú miesto začiatku transkripcie, a proteíny, ktoré ich čítajú, aby zapínali alebo vypínali gény a ladili ich výstup.

Definition

Promótor je oblasť DNA, ktorá riadi začiatok transkripcie génu; transkripčné faktory sú proteíny, ktoré sa viažu na promótorové a zosilňovacie sekvencie, aby náborovali alebo modulovali RNA polymerázu, čím kontrolujú, či a koľko génu je transkribované.

Scope

Táto téma zahŕňa cis-pôsobiace DNA elementy – jadrové promótorové oblasti, proximálne elementy a distálne zosilňovače – a trans-pôsobiace proteíny, ktoré sa na ne viažu: všeobecné transkripčné faktory potrebné na umiestnenie polymerázy a sekvenčne špecifické regulátory, ktoré aktivujú alebo potláčajú konkrétne gény. Zaoberá sa tým, ako sa tieto elementy a faktory kombinujú, aby určili, kedy a ako silno je gén transkribovaný. Následná logika regulačných obvodov je rozvinutá v oblasti génovej regulácie.

Core questions

• Aké sekvenčné elementy definujú promótor a kde sa nachádzajú?
• Ako všeobecné transkripčné faktory pomáhajú umiestniť polymerázu?
• Ako sekvenčne špecifické faktory aktivujú alebo potláčajú konkrétne gény?
• Ako vzdialené zosilňovače ovplyvňujú transkripciu na promótore?

Key theories

Kombinatorická kontrola transkripčnými faktormi

Transkripcia génu je nastavená konkrétnou kombináciou aktivátorov a represorov viazaných na jeho promótore a zosilňovačoch, takže obmedzený repertoár faktorov môže špecifikovať veľký počet odlišných expresných vzorov.

Modulárne cis-regulačné elementy

Jadrové promótorové oblasti umiestňujú polymerázu, zatiaľ čo samostatné proximálne a distálne elementy, ako sú zosilňovače, viažu regulačné faktory a pôsobia na diaľku, čím robia regulačnú DNA modulárnou a kombinovateľnou.

Mechanisms

Všeobecné transkripčné faktory sa zhromažďujú na jadrovom promótore, aby náborovali a správne umiestnili RNA polymerázu, čím vytvárajú bazálny aparát. Sekvenčne špecifické transkripčné faktory sa viažu na svoje cieľové miesta na promótoroch a zosilňovačoch prostredníctvom domén viažucich DNA a používajú samostatné aktivačné alebo represiívne domény na nábor koaktivátorov, korepresorov a komplexov modifikujúcich chromatín. Zosilňovače môžu pôsobiť na dlhé vzdialenosti slučkovaním intervenujúcej DNA tak, aby viazané faktory kontaktovali bazálny aparát, integrujúc mnoho vstupov do jednej úrovne transkripcie.

Clinical relevance

Mutácie v promótoroch, zosilňovačoch a transkripčných faktoroch spôsobujú vývojové poruchy a rakovinu, a transkripčné faktory sú intenzívne študované terapeutické ciele; formulované ako význam, nie ako klinické usmernenie.

History

Analýza bakteriálnych a vírusových promótorov v 70. a 80. rokoch 20. storočia definovala konzervované promótorové sekvencie a klonovanie prvých sekvenčne špecifických eukaryotických transkripčných faktorov ustanovilo kombinatorický, modulárny pohľad na kontrolu génov, ktorý je dnes štandardom v molekulárnej biológii.

Key figures

• Robert Tjian
• Mark Ptashne

Seminal works

• lodish2016
• alberts2014

Frequently asked questions

Aký je rozdiel medzi promótorom a zosilňovačom?

Promótor je DNA vedľa miesta začiatku, kde je umiestnená polymeráza; zosilňovač je regulačný element, často vzdialený, ktorý zvyšuje transkripciu prostredníctvom viazaných faktorov.

Zapínajú všetky transkripčné faktory gény?

Nie. Niektoré sú aktivátory, ktoré zvyšujú transkripciu, zatiaľ čo iné sú represory, ktoré ju znižujú alebo blokujú; rovnováha určuje výstup génu.