ZA czynnik transkrypcyjny jest to regulatorowe białko „dodatkowe” niezbędne do transkrypcji genów. Transkrypcja jest pierwszym krokiem w ekspresji genów i obejmuje transfer informacji zawartej w DNA do cząsteczki RNA, która jest następnie przetwarzana w celu powstania produktów genowych..
Polimeraza RNA II jest enzymem odpowiedzialnym za transkrypcję większości genów eukariotycznych i oprócz niektórych małych RNA wytwarza informacyjne RNA, które później zostaną poddane translacji na białka. Enzym ten wymaga obecności pewnego rodzaju czynników transkrypcyjnych znanych jako ogólne lub podstawowe czynniki transkrypcyjne..
Jednak nie są to jedyne czynniki transkrypcyjne występujące w przyrodzie, ponieważ istnieją „nieogólne” białka, zarówno u eukariontów, jak i u prokariotów i archeonów, które biorą udział w regulacji transkrypcji genów specyficznych dla tkanki (w organizmach wielokomórkowych) lub w regulacji aktywności genów w odpowiedzi na różne bodźce.
Te czynniki transkrypcyjne są bardzo ważnymi efektorami i można je znaleźć praktycznie we wszystkich żywych organizmach, ponieważ stanowią główne źródło regulacji ekspresji genów..
Szczegółowe badania różnych czynników transkrypcyjnych w różnych typach organizmów żywych wskazują, że mają one budowę modułową, w której za interakcję z DNA odpowiedzialny jest określony region, a pozostałe wywołują efekty stymulujące lub hamujące..
Czynniki transkrypcyjne uczestniczą zatem w modelowaniu wzorców ekspresji genów, które nie mają nic wspólnego ze zmianami w sekwencji DNA, ale ze zmianami epigenetycznymi. Nauka odpowiedzialna za badanie tych zmian jest znana jako epigenetyka.
Indeks artykułów
Aby spełniać swoje funkcje, czynniki transkrypcyjne muszą być w stanie rozpoznawać i specyficznie wiązać się z określoną sekwencją DNA, aby pozytywnie lub negatywnie wpływać na transkrypcję tego regionu DNA..
Ogólne czynniki transkrypcyjne, które są w zasadzie takie same dla transkrypcji wszystkich genów typu II u eukariotów, gromadzą się najpierw w regionie promotorowym genu, kierując w ten sposób pozycją enzymu polimerazy i „otwarciem” podwójnego śmigła.
Proces przebiega w kilku następujących po sobie krokach:
- Wiązanie ogólnego czynnika transkrypcyjnego TFIID z sekwencją powtórzeń tyminy (T) i adeniny (A) w genie znanym jako „kostka” TATA"; powoduje to zniekształcenie DNA, które jest niezbędne do wiązania innych białek z regionem promotora.
- Późniejszy zestaw innych czynników ogólnych (TFIIB, TFIIH, TFIH, TFIIE, TFIIF, itp.) Oraz polimerazy RNA II, tworząc tzw. kompleks inicjacji transkrypcji.
- Uwalnianie kompleksu inicjacyjnego, fosforylacja polimerazy przez czynnik TFIIH oraz inicjacja transkrypcji i syntezy cząsteczki RNA z sekwencji transkrybowanego genu.
Jak wspomniano, „nieogólne” czynniki transkrypcyjne mogą regulować ekspresję genów, zarówno pozytywnie, jak i negatywnie..
Niektóre z tych białek zawierają, oprócz strukturalnych domen wiążących DNA, inne motywy znane jako domeny aktywacyjne, które są bogate w kwaśne reszty aminokwasowe, reszty glutaminy lub proliny..
Te domeny aktywacji oddziałują z elementami kompleksu ogólnych czynników transkrypcyjnych lub z pokrewnymi cząsteczkami koaktywatora, które oddziałują bezpośrednio z kompleksem. Ta interakcja skutkuje pobudzeniem tworzenia kompleksu transkrypcyjnego lub wzrostem jego aktywności..
Większość czynników transkrypcyjnych hamuje transkrypcję poprzez zakłócanie aktywności pozytywnie działających czynników transkrypcyjnych, blokując ich działanie stymulujące. Mogą działać poprzez blokowanie wiązania czynnika pozytywnego z DNA lub działając na czynniki inaktywujące strukturę chromatyny..
Inne czynniki hamujące działają poprzez bezpośrednie blokowanie transkrypcji, bez blokowania działania jakiegokolwiek aktywującego czynnika transkrypcyjnego; i zmniejszają podstawowy poziom transkrypcji do poziomu nawet niższego niż osiągany przy braku czynników aktywujących.
Podobnie jak białka aktywatory, czynniki represorowe działają bezpośrednio lub pośrednio z podstawowymi lub ogólnymi czynnikami transkrypcyjnymi.
Chociaż większość czynników transkrypcyjnych jest klasyfikowanych zgodnie z charakterystyką lub tożsamością ich domen wiążących DNA, istnieją pewne, również klasyfikowane jako czynniki transkrypcyjne, które nie oddziałują bezpośrednio z DNA i są znane jako czynniki transkrypcyjne. „Pośrednie”..
Są to najpowszechniejsze czynniki transkrypcyjne. Mają domeny wiążące DNA i mogą aktywować lub hamować ekspresję genów poprzez wiązanie się z określonymi regionami DNA. Różnią się one od siebie zwłaszcza domenami wiążącymi DNA i stanem oligomeryzacji..
Najbardziej przebadanymi i uznanymi rodzinami tego typu czynników są:
Była to pierwsza odkryta rodzina czynników z domenami wiążącymi DNA, obecna w wielu białkach eukariotycznych i prokariotycznych. Jego motyw rozpoznawczy składa się ze helisy α, spinu i drugiej helisy α..
Mają konserwatywne domeny glicyny w regionie zwoju, a także pewne reszty hydrofobowe, które pomagają ustabilizować ułożenie dwóch helis w jednostce HTH..
Występuje w wielu eukariotycznych białkach regulatorowych. Pierwsze sekwencje zostały rozpoznane w białkach regulujących rozwój Drosophila. Ta domena zawiera motyw HTH do wiązania DNA i dodatkową α-helisę, a także przedłużone ramię N-końcowe..
Zostały odkryte w czynniku transkrypcyjnym TFIIIA z Xenopus i wykazano, że uczestniczą w wielu aspektach regulacji genetycznej eukariotów. Występują w białkach indukowanych przez sygnały różnicowania i wzrostu, w protoonkogenach oraz w niektórych ogólnych czynnikach transkrypcyjnych.
Charakteryzują się obecnością powtórzeń partii 30-resztowych motywów palców cynkowych zawierających różne reszty cysteiny i histydyny..
Ta rodzina obejmuje ważne białka regulatorowe, które oprócz domeny do wiązania hormonów mają domenę wiążącą DNA i ogólnie działają jako aktywatory transkrypcji..
Domeny wiążące zawierają 70 reszt, wśród których 8 to konserwatywne reszty cysteiny. Niektórzy autorzy uważają, że te czynniki mogą tworzyć parę palców cynkowych, biorąc pod uwagę obecność dwóch zestawów czterech cystein.
Te czynniki transkrypcyjne są zaangażowane w różnicowanie i rozwój oraz funkcję poprzez tworzenie heterodimeru. Domena zamknięcia leucyny jest obserwowana w różnych białkach eukariotycznych i charakteryzuje się dwiema subdomenami: zamknięciem leucynowym, które pośredniczy w dimeryzacji i podstawowym regionem wiązania DNA..
Występują głównie w czynnikach eukariotycznych i wyróżniają się wiązaniem z DNA przez antyrównoległe β-arkusze.
Ten typ czynnika transkrypcyjnego wywiera wpływ regulacyjny na ekspresję genów nie poprzez bezpośrednią interakcję z DNA, ale poprzez interakcje białko-białko z innymi czynnikami transkrypcyjnymi, które oddziałują z DNA. Dlatego nazywa się je „pośrednimi”.
Jako pierwszy opisano trans-aktywator „opryszczka zwykła ” (HSV) znany jako VP16, który wiąże się z czynnikiem Oct-1, gdy komórki zostają zakażone tym wirusem, stymulując transkrypcję określonego genu.
Czynniki tego typu, podobnie jak te, które wiążą się z DNA, mogą aktywować lub hamować transkrypcję genów, dlatego nazywane są odpowiednio „koaktywatorami” i „korepresorami”..
Białka te można regulować na dwóch poziomach: w ich syntezie i aktywności, która zależy od różnych zmiennych i wielu sytuacji..
Regulacja jego syntezy może być związana z tkankową ekspresją określonych czynników transkrypcyjnych. Przykładem może być czynnik MyoD, syntetyzowany tylko w komórkach mięśni szkieletowych, który jest niezbędny do różnicowania ich niezróżnicowanych prekursorów fibroblastów..
Chociaż regulacja syntezy jest wykorzystywana zasadniczo do kontrolowania ekspresji genów w określonych typach komórek i tkankach, nie jest to jedyny sposób, ponieważ regulowana jest również synteza czynników biorących udział w indukcji genów uczestniczących w odpowiedzi. Na różne bodźce.
Innym mechanizmem regulacyjnym czynników transkrypcyjnych jest regulacja ich aktywności, która wiąże się z aktywacją innych istniejących wcześniej czynników transkrypcyjnych, które wywierają pozytywny lub negatywny wpływ na aktywność określonego czynnika..
Aktywacja tych „drugorzędowych” czynników zwykle następuje poprzez różne mechanizmy, takie jak między innymi wiązanie ligandów, zmiany w interakcjach białko-białko, fosforylacja..
Czynniki transkrypcyjne uczestniczą w wielu różnych procesach, takich jak rozwój embrionalny, wzrost i różnicowanie, kontrola cyklu komórkowego, adaptacja do zmiennych warunków środowiskowych, utrzymanie wzorców syntezy białek specyficznych dla komórek i tkanek itp..
Na przykład w roślinach pełnią one ważne funkcje w obronie i reagowaniu na różne rodzaje stresu. Ustalono, że osteogeneza u zwierząt jest kontrolowana przez czynniki transkrypcyjne, a także wiele innych procesów różnicowania różnych linii komórkowych.
Biorąc pod uwagę znaczenie tych białek w organizmach, nierzadko uważa się, że zmiany w tych elementach regulatorowych spowodują poważne zmiany patologiczne..
W przypadku ludzi patologiami związanymi z czynnikami transkrypcyjnymi mogą być zaburzenia rozwojowe (spowodowane np. Mutacjami powodującymi inaktywację czynników transkrypcyjnych), zaburzenia odpowiedzi hormonalnej czy nowotwory..
Jeszcze bez komentarzy