Промотори та фактори транскрипції

Послідовності ДНК, які позначають початок транскрипції, та білки, які їх зчитують для ввімкнення або вимкнення генів та налаштування їхньої експресії.

Definition

Промотор — це ділянка ДНК, яка спрямовує початок транскрипції гена; фактори транскрипції — це білки, які зв'язуються з промоторними та енхансерними послідовностями для залучення або модуляції РНК-полімерази, тим самим контролюючи, чи транскрибується ген і наскільки сильно.

Scope

Ця тема охоплює цис-діючі елементи ДНК — основні промотори, проксимальні елементи та дистальні енхансери — і транс-діючі білки, які з ними зв'язуються: загальні фактори транскрипції, необхідні для позиціонування полімерази, та послідовно-специфічні регулятори, які активують або репресують певні гени. Вона розглядає, як ці елементи та фактори поєднуються для визначення того, коли і наскільки сильно транскрибується ген. Подальша логіка регуляторних ланцюгів розробляється в галузі регуляції генів.

Core questions

• Які послідовності елементів визначають промотор і де вони розташовані?
• Як загальні фактори транскрипції допомагають позиціонувати полімеразу?
• Як послідовно-специфічні фактори активують або репресують певні гени?
• Як віддалені енхансери впливають на транскрипцію на промоторі?

Key theories

Комбінаторний контроль факторами транскрипції

Транскрипція гена визначається певною комбінацією активаторів і репресорів, зв'язаних з його промотором та енхансерами, тому обмежений репертуар факторів може визначати велику кількість різних патернів експресії.

Модульні цис-регуляторні елементи

Основні промотори позиціонують полімеразу, тоді як окремі проксимальні та дистальні елементи, такі як енхансери, зв'язують регуляторні фактори та діють на відстані, роблячи регуляторну ДНК модульною та комбінованою.

Mechanisms

Загальні фактори транскрипції збираються на основному промоторі для залучення та правильного позиціонування РНК-полімерази, утворюючи базальний апарат. Послідовно-специфічні фактори транскрипції зв'язуються зі своїми цільовими ділянками на промоторах та енхансерах через ДНК-зв'язуючі домени та використовують окремі активаційні або репресивні домени для залучення коактиваторів, корепресорів та комплексів, що модифікують хроматин. Енхансери можуть діяти на великих відстанях шляхом петлеутворення проміжної ДНК, так що зв'язані фактори контактують з базальним апаратом, інтегруючи багато вхідних сигналів в єдиний рівень транскрипції.

Clinical relevance

Мутації в промоторах, енхансерах та факторах транскрипції викликають порушення розвитку та рак, а фактори транскрипції інтенсивно вивчаються як терапевтичні мішені; це подано як значення, а не як клінічні рекомендації.

History

Аналіз бактеріальних та вірусних промоторів у 1970-х та 1980-х роках визначив консервативні промоторні послідовності, а клонування перших послідовно-специфічних еукаріотичних факторів транскрипції встановило комбінаторний, модульний погляд на контроль генів, який зараз є стандартним у молекулярній біології.

Key figures

• Robert Tjian
• Mark Ptashne

Seminal works

• lodish2016
• alberts2014

Frequently asked questions

Яка різниця між промотором та енхансером?

Промотор — це ДНК поруч з ділянкою початку, де позиціонується полімераза; енхансер — це регуляторний елемент, часто віддалений, який посилює транскрипцію через зв'язані фактори.

Чи всі фактори транскрипції вмикають гени?

Ні. Деякі є активаторами, які збільшують транскрипцію, тоді як інші є репресорами, які зменшують або блокують її; баланс визначає експресію гена.