Minden szervezetben (egyes vírusok kivételével) a genetikai anyag megvalósítása a DNS-RNS-protein rendszer szerint történik. Az első szakaszban az információt átírják (átírják) egyik nukleinsavról a másikra. Azokat a fehérjéket, amelyek ezt a folyamatot szabályozzák, transzkripciós faktoroknak nevezik.
Mi az átírás
A transzkripció egy RNS-molekula bioszintézise DNS-templát alapján. Ez a nukleinsavakat alkotó bizonyos nitrogénbázisok komplementaritása miatt lehetséges. A szintézist speciális enzimek - RNS-polimerázok - végzik, és számos szabályozó fehérje szabályozza.
A teljes genom nem íródik át egyszerre, hanem csak egy bizonyos része, az úgynevezett transzkripció. Ez utóbbi egy promotert (az RNS-polimeráz kapcsolódási helyét) és egy terminátort (olyan szekvenciát, amely aktiválja a szintézis befejezését) tartalmaz.
A prokarióta transzkripció több szerkezeti génből (cisztronból) álló operon. Ennek alapján policisztron RNS szintetizálódik,funkcionálisan rokon fehérjék egy csoportjának aminosavszekvenciájáról tartalmaz információkat. Az eukarióta transzkripció csak egy gént tartalmaz.
A transzkripciós folyamat biológiai szerepe a templát RNS szekvenciák kialakítása, amelyek alapján a riboszómákban fehérjeszintézis (transzláció) megy végbe.
RNS szintézis prokariótákban és eukariótákban
Az RNS szintézis séma minden élőlény esetében ugyanaz, és 3 szakaszból áll:
- Inicializálás - a polimeráz kötődése a promoterhez, a folyamat aktiválása.
- Megnyúlás - a nukleotidlánc meghosszabbítása a 3'-5' vég irányába, a nitrogéntartalmú bázisok közötti foszfodiészter kötések lezárásával, amelyek a DNS-monomerekkel komplementerek.
- A befejezés a szintézis folyamatának befejeződése.
A prokariótákban minden típusú RNS-t egy RNS-polimeráz ír át, amely öt protomerből (β, β', ω és két α alegységből áll), amelyek együtt egy mag-enzimet alkotnak, amely képes növelni a ribonukleotidok láncát.. Van egy további σ egység is, amely nélkül a polimeráz kapcsolódása a promoterhez lehetetlen. A mag és a szigma faktor komplexét holoenzimnek nevezik.
Annak ellenére, hogy a σ alegység nem mindig kapcsolódik a maghoz, az RNS polimeráz részének tekintendő. Disszociált állapotban a szigma nem tud kötődni a promoterhez, csak a holoenzim részeként. Az iniciálás befejezése után ez a protomer elválik a magtól, és egy nyúlási tényező váltja fel.
FunkcióA prokarióták transzlációs és transzkripciós folyamatok kombinációja. A riboszómák azonnal csatlakoznak a szintetizálódó RNS-hez, és aminosavláncot építenek fel. A transzkripció leáll a terminátor régióban egy hajtűszerkezet kialakulása miatt. Ebben a szakaszban a DNS-polimeráz-RNS komplex lebomlik.
Eukarióta sejtekben a transzkripciót három enzim végzi:
- RNS polimeráz l – 28S és 18S riboszómális RNS-t szintetizál.
- RNS polimeráz ll – átírja a fehérjéket és a kis nukleáris RNS-eket kódoló géneket.
- RNS polimeráz lll – a tRNS és az 5S rRNS (a riboszómák kis alegysége) szintéziséért felelős.
E enzimek egyike sem képes a transzkripció megindítására a promoterrel kölcsönhatást biztosító specifikus fehérjék részvétele nélkül. A folyamat lényege ugyanaz, mint a prokariótákban, de minden szakasz sokkal bonyolultabb, nagyobb számú funkcionális és szabályozó elem részvételével, beleértve a kromatin-módosítókat is. Csak az iniciációs szakaszban körülbelül száz fehérje vesz részt, köztük számos transzkripciós faktor, míg a baktériumokban egy szigma alegység elegendő ahhoz, hogy a promoterhez kötődjön, és néha szükség van egy aktivátor segítségére.
A transzkripció biológiai szerepének legfontosabb hozzájárulása a különböző típusú fehérjék bioszintézisében meghatározza a génolvasás szabályozására szolgáló szigorú rendszer szükségességét.
Átírási szabályozás
A genetikai anyag egyetlen sejtben sem valósul meg teljesen: a gének csak egy része íródik át, a többi inaktív. Ez a komplexumnak köszönhetően lehetségesszabályozó mechanizmusok, amelyek meghatározzák, hogy mely DNS-szakaszokból és milyen mennyiségben szintetizálódnak az RNS-szekvenciák.
Az egysejtű szervezetekben a gének differenciális aktivitása adaptív értékű, míg a többsejtű szervezetekben az embriogenezis és ontogenezis folyamatait is meghatározza, amikor egy genom alapján különböző típusú szövetek képződnek.
A génkifejezés szabályozása több szinten történik. A legfontosabb lépés a transzkripció szabályozása. Ennek a mechanizmusnak az a biológiai jelentése, hogy fenntartsa a szükséges mennyiségű különféle fehérjét, amelyet egy sejt vagy szervezet a létezésük adott pillanatában igényel.
A bioszintézis más szinteken is módosul, mint például az RNS feldolgozása, transzlációja és transzportja a sejtmagból a citoplazmába (ez utóbbi hiányzik a prokariótákban). Pozitív szabályozás esetén ezek a rendszerek felelősek az aktivált génen alapuló fehérje előállításáért, ami a transzkripció biológiai jelentése. A lánc azonban bármely szakaszban felfüggeszthető. Az eukarióták néhány szabályozó jellemzője (alternatív promóterek, splicing, poliadenellációs helyek módosítása) az azonos DNS-szekvencián alapuló fehérjemolekulák különböző változatainak megjelenéséhez vezet.
Mivel az RNS kialakulása a genetikai információ dekódolásának első lépése a fehérjebioszintézis felé vezető úton, a transzkripciós folyamat biológiai szerepe a sejt fenotípusának módosításában sokkal jelentősebb, mint a feldolgozás vagy transzláció szabályozása..
Speciális gének aktivitásának meghatározása az alábbi módonmind a prokariótákban, mind az eukariótákban az iniciáció szakaszában fordul elő specifikus kapcsolók segítségével, amelyek magukban foglalják a DNS szabályozó régióit és a transzkripciós faktorokat (TF-ek). Az ilyen kapcsolók működése nem autonóm, hanem más cellás rendszerek szigorú ellenőrzése alatt áll. Az RNS-szintézis nem specifikus szabályozásának mechanizmusai is léteznek, amelyek biztosítják az iniciáció, az elongáció és a termináció normál áthaladását.
Az átírási faktorok fogalma
A genom szabályozó elemeivel ellentétben a transzkripciós faktorok kémiailag fehérjék. A DNS meghatározott régióihoz kötődve aktiválhatják, gátolhatják, felgyorsíthatják vagy lelassíthatják a transzkripciós folyamatot.
A kiváltott hatástól függően a prokarióták és eukarióták transzkripciós faktorai két csoportra oszthatók: aktivátorok (az RNS-szintézis beindítása vagy intenzitásának növelése) és represszorok (elnyomják vagy gátolják a folyamatot). Jelenleg több mint 2000 TF-et találtak különböző organizmusokban.
Trankripciós szabályozás prokariótákban
A prokariótákban az RNS-szintézis szabályozása főként az iniciációs szakaszban történik a TF és a transzkripció egy meghatározott régiójával való kölcsönhatása miatt – egy operátor, amely a promoter mellett helyezkedik el (néha metszi azt), és valójában a szabályozó fehérje (aktivátor vagy represszor) leszállóhelye. A baktériumokat a gének eltérő szabályozásának egy másik módja jellemzi - a promóterek különböző csoportjainak szánt alternatív σ-alegységek szintézise.
Részben operon kifejezésaz elongáció és a termináció szakaszában szabályozható, de nem a DNS-kötő TF-ek, hanem az RNS polimerázzal kölcsönhatásba lépő fehérjék miatt. Ide tartoznak a Gre fehérjék, valamint a Nus és RfaH antiterminátor faktorok.
A prokariótákban a transzkripció megnyúlását és leállását bizonyos módon befolyásolja a párhuzamos fehérjeszintézis. Az eukariótákban maguk ezek a folyamatok, valamint a transzkripciós és transzlációs faktorok térben elkülönülnek, ami azt jelenti, hogy funkcionálisan nem kapcsolódnak egymáshoz.
Aktivátorok és represszorok
A prokariótáknak két mechanizmusa van a transzkripció szabályozására a kezdeti szakaszban:
- pozitív - aktivátor fehérjék végzik;
- negatív – represszorok vezérlik.
Ha a faktor pozitívan szabályozott, a faktornak az operátorhoz való kapcsolódása aktiválja a gént, ha pedig negatív, akkor éppen ellenkezőleg, kikapcsolja. Egy szabályozó fehérje DNS-hez való kötődési képessége a ligandum kötődésétől függ. Ez utóbbi szerepét általában az alacsony molekulatömegű celluláris metabolitok töltik be, amelyek ebben az esetben koaktivátorként és korepresszorként működnek.
A represszor hatásmechanizmusa a promoter és az operátor régiók átfedésén alapul. Az ilyen szerkezetű operonokban a fehérjefaktor DNS-hez való kapcsolódása lezárja az RNS-polimeráz leszállóhelyének egy részét, megakadályozva, hogy az utóbbi elindítsa a transzkripciót.
Az aktivátorok gyenge, alacsony funkcionalitású promotereken dolgoznak, amelyeket az RNS-polimerázok rosszul ismernek fel vagy nehezen olvadnak meg (külön hélixszálakA transzkripció elindításához szükséges DNS). Az operátorhoz csatlakozva a proteinfaktor kölcsönhatásba lép a polimerázzal, jelentősen növelve az iniciáció valószínűségét. Az aktivátorok képesek 1000-szeresére növelni a transzkripció intenzitását.
Egyes prokarióta TF-ek aktivátorként és represszorként is működhetnek attól függően, hogy az operátor hol helyezkedik el a promoterhez képest: ha ezek a régiók átfedik egymást, a faktor gátolja a transzkripciót, ellenkező esetben pedig kiváltja.
| Ligand függvény a faktorhoz képest | Ligand állapot | Negatív szabályozás | Pozitív szabályozás |
| Elválasztást biztosít a DNS-től | Csatlakozás | A represszor fehérje eltávolítása, a gén aktiválása | Aktivátor fehérje eltávolítása, génleállás |
| Tényezőt ad a DNS-hez | Törlés | Represszor eltávolítása, átírás felvétele | Az aktivátor eltávolítása, az átírás kikapcsolása |
Negatív szabályozást az E. coli baktérium triptofán operonjának példáján tekinthetünk, amelyet az operátornak a promoter szekvencián belüli elhelyezkedése jellemez. A represszor fehérjét két triptofán molekula kapcsolódása aktiválja, amelyek megváltoztatják a DNS-kötő domén szögét, így az bejuthat a kettős hélix fő barázdájába. Alacsony triptofánkoncentráció esetén a represszor elveszti ligandumát, és ismét inaktívvá válik. Más szóval, a transzkripció iniciációjának gyakoriságafordítottan arányos a metabolit mennyiségével.
Egyes bakteriális operonok (például a laktóz) pozitív és negatív szabályozó mechanizmusokat kombinálnak. Ilyen rendszerre akkor van szükség, ha egy jel nem elegendő a kifejezés racionális szabályozásához. Így a laktóz operon olyan enzimeket kódol, amelyek bejutnak a sejtbe, majd lebontják a laktózt, amely alternatív energiaforrás, amely kevésbé jövedelmező, mint a glükóz. Ezért a CAP fehérje csak az utóbbi alacsony koncentrációja mellett kötődik a DNS-hez, és megkezdi a transzkripciót. Ez azonban csak laktóz jelenlétében tanácsos, ennek hiánya a Lac-represszor aktiválásához vezet, ami gátolja a polimeráz hozzáférését a promoterhez még az aktivátor fehérje funkcionális formájának jelenlétében is.
A baktériumok operonszerkezetének köszönhetően több gént egy szabályozó régió és 1-2 TF szabályoz, míg az eukariótákban egyetlen génben nagyszámú szabályozóelem található, amelyek mindegyike sok mástól függ. tényezőket. Ez az összetettség megfelel az eukarióták, és különösen a többsejtű szervezetek magas szintű szerveződésének.
Az mRNS szintézis szabályozása eukariótákban
Az eukarióta génexpresszió szabályozását két elem együttes hatása határozza meg: a protein transzkripciós tények (TF) és a szabályozó DNS-szekvenciák, amelyek a promoter mellett, sokkal magasabban helyezkedhetnek el, intronokban vagy után gén (a kódoló régiót jelenti, és nem gént a teljes jelentésében).
Egyes területek kapcsolóként működnek, mások nem hatnak egymásraközvetlenül a TF-fel, de megadják a DNS-molekulának azt a rugalmasságot, amely a transzkripciós aktiváció folyamatát kísérő hurokszerű szerkezet kialakulásához szükséges. Az ilyen régiókat távtartóknak nevezzük. Az összes szabályozó szekvencia a promoterrel együtt alkotja a génszabályozó régiót.
Érdemes megjegyezni, hogy maguk a transzkripciós faktorok hatása csak egy része a genetikai expresszió összetett, többszintű szabályozásának, amelyben hatalmas számú elem adódik össze a kapott vektorban, amely meghatározza, hogy az RNS-e végül a genom egy bizonyos régiójából szintetizálódnak.
A nukleáris sejtben a transzkripció szabályozásában egy további tényező a kromatin szerkezetének megváltozása. Itt mind a teljes szabályozás (amelyet a heterokromatin és az euchromatin régiók eloszlása biztosít), mind a helyi szabályozás egy adott génhez kapcsolódik. A polimeráz működéséhez a DNS-tömörítés minden szintjét meg kell szüntetni, beleértve a nukleoszómát is.
A transzkripciós faktorok sokfélesége az eukariótákban számos szabályozóhoz kapcsolódik, köztük erősítők, hangtompítók (fokozók és hangtompítók), valamint adapterelemek és szigetelők. Ezek a helyek a gén közelében és jelentős távolságban is elhelyezkedhetnek (akár 50 ezer bp).
erősítők, hangtompítók és adapterelemek
Az enhancerek rövid szekvenciális DNS-ek, amelyek képesek transzkripciót kiváltani, amikor kölcsönhatásba lépnek egy szabályozó fehérjével. Az erősítő közelítése a gén promoter régiójáhoza DNS hurokszerű szerkezetének kialakulása miatt történik. Az aktivátornak az enhanszerhez való kötődése vagy serkenti az iniciációs komplex összeállítását, vagy elősegíti a polimeráz megnyúlását.
Az enhanszer összetett szerkezetű, és több modulhelyből áll, amelyek mindegyike saját szabályozó fehérjével rendelkezik.
A hangtompítók olyan DNS-régiók, amelyek elnyomják vagy teljesen kizárják a transzkripció lehetőségét. Egy ilyen kapcsoló működési mechanizmusa még nem ismert. Az egyik feltételezett módszer a DNS nagy régióinak elfoglalása a SIR csoport speciális fehérjéi által, amelyek blokkolják az iniciációs faktorokhoz való hozzáférést. Ebben az esetben a hangtompítótól néhány ezer bázispáron belül található összes gén ki van kapcsolva.
Az adapterelemek a hozzájuk kötődő TF-ekkel kombinálva a genetikai kapcsolók külön osztályát alkotják, amelyek szelektíven reagálnak a szteroid hormonokra, a ciklikus AMP-re és a glükokortikoidokra. Ez a szabályozó blokk felelős a sejt hősokkhatásra, fémekkel és bizonyos kémiai vegyületekkel szembeni reakcióiért.
A DNS-ellenőrző régiók között egy másik típusú elem is megkülönböztethető: a szigetelők. Ezek olyan specifikus szekvenciák, amelyek megakadályozzák, hogy a transzkripciós faktorok távoli géneket befolyásoljanak. A szigetelők hatásmechanizmusa még nem tisztázott.
Eukarióta transzkripciós faktorok
Ha a baktériumokban a transzkripciós faktorok csak szabályozó funkciót töltenek be, akkor a nukleáris sejtekben a TF-ek egész csoportja létezik, amelyek háttér iniciációt biztosítanak, ugyanakkor közvetlenül függenek a kötődéstőlDNS szabályozó fehérjék. Ez utóbbiak száma és változatossága az eukariótákban óriási. Így az emberi szervezetben a fehérje transzkripciós faktorokat kódoló szekvenciák aránya a genom körülbelül 10%-a.
A mai napig nem ismerik jól az eukarióta TF-eket, ahogy a genetikai kapcsolók működési mechanizmusait sem, amelyek szerkezete sokkal bonyolultabb, mint a baktériumok pozitív és negatív szabályozásának modelljei. Ez utóbbiaktól eltérően a nukleáris sejt transzkripciós faktorok aktivitását nem egy vagy kettő, hanem több tucat, sőt több száz jel befolyásolja, amelyek kölcsönösen erősíthetik, gyengíthetik vagy kizárhatják egymást.
Egyrészt egy adott gén aktiválásához transzkripciós faktorok egész csoportja szükséges, másrészt azonban egy szabályozó fehérje is elegendő lehet több gén expressziójának kiváltására a kaszkád mechanizmus révén. Ez az egész rendszer egy összetett számítógép, amely különböző forrásokból (külső és belső) érkező jeleket dolgoz fel, és azok hatását plusz vagy mínusz előjellel adja hozzá a végeredményhez.
A szabályozó transzkripciós faktorok az eukariótákban (aktivátorok és represszorok) nem a kezelővel lépnek kölcsönhatásba, mint a baktériumokban, hanem a DNS-en szétszórt kontroll helyekkel, és közvetítőkön keresztül befolyásolják az iniciációt, amelyek lehetnek mediátor fehérjék, az iniciációs komplex faktorai és a kromatin szerkezetét megváltoztató enzimek.
Az iniciáció előtti komplexben lévő néhány TF kivételével minden transzkripciós faktor rendelkezik egy DNS-kötő doménnel, amely megkülönböztetiszámos más fehérjéből származnak, amelyek biztosítják a transzkripció normális áthaladását, vagy közvetítőként működnek a szabályozásában.
A közelmúltban végzett vizsgálatok kimutatták, hogy az eukarióta TF-ek nemcsak a transzkripció beindulását, hanem a megnyúlását is befolyásolhatják.
Változatosság és osztályozás
Az eukariótákban a fehérjetranszkripciós faktorok 2 csoportja létezik: a bazális (más néven általános vagy fő) és szabályozó. Előbbiek felelősek a promóterek elismeréséért és a beavatást megelőző komplexum létrehozásáért. Az átírás elindításához szükséges. Ez a csoport több tucat olyan fehérjét foglal magában, amelyek mindig jelen vannak a sejtben, és nem befolyásolják a gének eltérő expresszióját.
A bazális transzkripciós faktorok komplexe egy olyan eszköz, amely működésében hasonló a baktériumok szigma alegységéhez, csak összetettebb és minden típusú promoterhez alkalmas.
Más típusú tényezők befolyásolják a transzkripciót a szabályozó DNS-szekvenciákkal való kölcsönhatás révén. Mivel ezek az enzimek génspecifikusak, nagyon sok van belőlük. Specifikus gének régióihoz kötődve szabályozzák bizonyos fehérjék szekrécióját.
Az eukarióták transzkripciós faktorainak osztályozása három alapelven alapul:
- hatásmechanizmus;
- működési feltételek;
- a DNS-kötő domén szerkezete.
Az első jellemző szerint a faktoroknak 2 osztálya van: bazális (kölcsönhatásba lép a promoterrel) és kötődés az upstream régiókhoz (szabályozó régiók, amelyek a gén előtt találhatók). Ez a fajtaosztályozása lényegében megfelel a TF általános és specifikus funkcionális felosztásának. Az upstream tényezők 2 csoportra vannak osztva attól függően, hogy szükség van-e további aktiválásra.
A működés sajátosságai szerint megkülönböztetik a konstitutív TF-eket (mindig minden sejtben jelen vannak) és indukálhatóakat (nem minden sejttípusra jellemző, és bizonyos aktiválási mechanizmusokat igényelhetnek). A második csoportba tartozó faktorok pedig sejtspecifikusra (részt vesznek az ontogenezisben, szigorú expressziós kontroll jellemzi, de nem igényelnek aktiválást) és jelfüggőkre. Az utóbbiakat az aktiváló jel típusa és hatásmódja szerint különböztetjük meg.
A fehérjetranszkripciós faktorok szerkezeti osztályozása nagyon kiterjedt, és 6 szuperosztályt foglal magában, amelyek sok osztályt és családot foglalnak magukban.
Működési elv
A bazális faktorok működése különböző alegységek kaszkádos összeállítása egy iniciációs komplex kialakításával és a transzkripció aktiválásával. Valójában ez a folyamat az utolsó lépés az aktivátor fehérje működésében.
Speciális tényezők két lépésben szabályozhatják a transzkripciót:
- a iniciációs komplexum összeállítása;
- átmenet a produktív nyúlásra.
Az első esetben a specifikus TF-ek munkája a kromatin elsődleges átrendeződésére redukálódik, valamint a mediátor, polimeráz és bazális faktorok felvételére, orientációjára és módosítására a promóteren, ami az aktiváláshoz vezet. az átírás. A jelátvitel fő eleme a közvetítő - egy 24 alegységből álló komplexum, amelyekben hatnakközvetítőként a szabályozó fehérje és az RNS polimeráz között. A kölcsönhatások szekvenciája minden gén és a megfelelő tényező esetében egyedi.
Az elongáció szabályozása a faktornak a P-Tef-b fehérjével való kölcsönhatása miatt történik, ami segít az RNS-polimeráznak leküzdeni a promóterrel kapcsolatos szünetet.
A TF funkcionális struktúrái
Az átírási faktorok moduláris felépítésűek, és három funkcionális tartományon keresztül végzik munkájukat:
- DNS-kötő (DBD) – szükséges a felismeréshez és a gén szabályozó régiójával való interakcióhoz.
- Trans-aktiváló (TAD) – lehetővé teszi a kölcsönhatást más szabályozó fehérjékkel, beleértve a transzkripciós faktorokat is.
- Jelfelismerő (SSD) – szükséges a szabályozási jelek észleléséhez és továbbításához.
A DNS-kötő doménnek viszont sok típusa van. Szerkezetének fő motívumai a következők:
- "cink ujjak";
- homeodomain;
- "β"-rétegek;
- hurkok;
- "leucinvillám";
- spirál-hurok-spirál;
- spirál-fordul-spirál.
Ennek a tartománynak köszönhetően a transzkripciós faktor a kettős hélix felületén minta formájában "olvassa" a DNS nukleotid szekvenciát. Ennek köszönhetően bizonyos szabályozási elemek konkrét felismerése lehetséges.
A motívumok kölcsönhatása a DNS-hélixszel ezen felületek pontos megfeleltetésén alapulmolekulák.
A TF szabályozása és szintézise
Többféle módon szabályozható a transzkripciós faktorok hatása a transzkripcióra. Ezek a következők:
- aktiváció - a faktor DNS-hez viszonyított funkcionalitásában bekövetkezett változás foszforiláció, ligandum kapcsolódás vagy más szabályozó fehérjékkel (beleértve a TF-et) való kölcsönhatás következtében;
- transzlokáció - egy faktor transzportja a citoplazmából a sejtmagba;
- a kötőhely elérhetősége - a kromatin kondenzáció mértékétől függ (heterokromatin állapotban a DNS nem áll rendelkezésre a TF-hez);
- egy olyan mechanizmus komplexum, amely más fehérjékre is jellemző (minden folyamat szabályozása a transzkripciótól a poszttranszlációs módosulásig és az intracelluláris lokalizációig).
Az utolsó módszer minden sejtben meghatározza a transzkripciós faktorok mennyiségi és minőségi összetételét. Egyes TF-ek szintézisét a klasszikus visszacsatolási típus szerint tudják szabályozni, amikor saját terméke válik a reakció gátlójává. Ebben az esetben a faktor bizonyos koncentrációja leállítja az azt kódoló gén transzkripcióját.
Általános átírási tényezők
Ezek a faktorok bármely gén transzkripciójának elindításához szükségesek, és a nómenklatúrában TFl, TFll és TFlll néven vannak jelölve, attól függően, hogy milyen RNS polimerázzal lépnek kölcsönhatásba. Minden faktor több alegységből áll.
A bazális TF-ek három fő funkciót látnak el:
- az RNS polimeráz megfelelő elhelyezkedése a promóteren;
- DNS-láncok feltekercselése a transzkripció kezdetének régiójában;
- polimeráz felszabadulásapromóter a megnyúlásba való átmenet pillanatában;
A bazális transzkripciós faktorok bizonyos alegységei a promoter szabályozó elemekhez kötődnek. A legfontosabb a TATA box (nem minden génre jellemző), amely az iniciációs ponttól "-35" nukleotid távolságra található. Egyéb kötőhelyek közé tartozik az INR, BRE és DPE szekvenciák. Egyes TF-ek nem érintkeznek közvetlenül a DNS-sel.
Az RNS-polimeráz ll fő transzkripciós faktorainak csoportjába tartozik a TFllD, TFllB, TFllF, TFllE és TFllH. A jelölés végén található latin betű jelzi ezeknek a fehérjéknek a kimutatási sorrendjét. Így a TFlllA faktort, amely az lll RNS polimerázhoz tartozik, izolálták először.
| Név | A fehérje alegységek száma | Funkció |
| TFllD | 16 (TBP +15 TAF) | TBP kötődik a TATA boxhoz, és a TAF-ok más promoter szekvenciákat ismernek fel |
| TFllB | 1 | Felismeri a BRE elemet, pontosan orientálja a polimerázt az iniciációs helyen |
| TFllF | 3 | Stabilizálja a polimeráz kölcsönhatást a TBP-vel és a TFllB-vel, megkönnyíti a TFllE és TFllH csatlakoztatását |
| TFllE | 2 | Csatlakoztatja és beállítja a TFllH |
| TFllH | 10 | Elválasztja a DNS-láncokat az iniciáció helyén, megszabadítja az RNS-szintetizáló enzimet a promotertől és a főbb transzkripciós faktoroktól (biokémiaAz eljárás az RNS-polimeráz Cer5-C-terminális doménjének foszforilációján alapul) |
A bazális TF felépítése csak egy aktivátor, egy mediátor és kromatinmódosító fehérjék segítségével történik.
Speciális TF
A genetikai expresszió szabályozásán keresztül ezek a transzkripciós faktorok szabályozzák az egyes sejtek és az egész szervezet bioszintetikus folyamatait, az embriogenezistől a finom fenotípusos alkalmazkodásig a változó környezeti feltételekhez. A TF befolyási köre 3 fő blokkot foglal magában:
- fejlődés (embrió- és ontogenezis);
- sejtciklus;
- válasz külső jelekre.
A transzkripciós faktorok egy speciális csoportja szabályozza az embrió morfológiai differenciálódását. Ezt a fehérjekészletet egy speciális, 180 bp-os konszenzus szekvencia kódolja, az úgynevezett homeobox.
Annak meghatározásához, hogy melyik gént kell átírni, a szabályozó fehérjének meg kell "találnia" és hozzá kell kötődnie egy meghatározott DNS-helyhez, amely genetikai kapcsolóként működik (fokozó, hangtompító stb.). Mindegyik ilyen szekvencia egy vagy több kapcsolódó transzkripciós faktornak felel meg, amelyek felismerik a kívánt helyet a hélix egy adott külső szegmensének és a DNS-kötő doménnek a kémiai konformációinak egybeesése miatt (kulcszár elv). A felismeréshez a DNS elsődleges szerkezetének a fő barázdának nevezett régióját használjuk.
DNS-hez való kötődés utánAz aktivátor fehérje egy sor egymást követő lépést indít el, amelyek a preiniciátor komplex összeállításához vezetnek. Ennek a folyamatnak az általános sémája a következő:
- Aktivátor kötődése a kromatinhoz a promoter régióban, ATP-függő átrendeződési komplexek toborzása.
- Kromatin átrendeződés, hisztonmódosító fehérjék aktiválása.
- Hisztonok kovalens módosítása, más aktivátor fehérjék vonzása.
- További aktiváló fehérjék kötése a gén szabályozó régiójához.
- Mediátor és általános TF bevonása.
- Az iniciáció előtti komplexum összeállítása a promóteren.
- Más aktivátor fehérjék hatása, a pre-iniciációs komplex alegységeinek átrendeződése.
- Átírás indítása.
Az események sorrendje génenként változhat.
Ilyen nagy számú aktiválási mechanizmusnak az elnyomási módszerek egyformán széles skálája felel meg. Vagyis a szabályozó fehérje a beindításhoz vezető egyik szakasz gátlásával csökkentheti a hatékonyságát, vagy teljesen blokkolhatja azt. Leggyakrabban a represszor több mechanizmust aktivál egyszerre, garantálva a transzkripció hiányát.
A gének összehangolt szabályozása
Annak ellenére, hogy minden transzkripciónak megvan a maga szabályozó rendszere, az eukariótáknak van egy olyan mechanizmusa, amely a baktériumokhoz hasonlóan lehetővé teszi egy adott feladat végrehajtását célzó géncsoportok elindítását vagy leállítását. Ezt egy transzkripciót meghatározó tényezővel érik el, amely kiegészíti a kombinációkata gén maximális aktiválásához vagy elnyomásához szükséges egyéb szabályozó elemek.
Az ilyen szabályozásnak alávetett transzkripciókban a különböző komponensek kölcsönhatása ugyanahhoz a fehérjéhez vezet, amely a kapott vektorként működik. Ezért egy ilyen faktor aktiválása egyszerre több gént érint. A rendszer a kaszkád elvén működik.
A koordinált szabályozás sémája a vázizomsejtek ontogenetikai differenciálódásának példáján tekinthető, amelyek előfutárai a mioblasztok.
Az érett izomsejtekre jellemző fehérjék szintézisét kódoló gének transzkripcióját a négy miogén faktor bármelyike váltja ki: MyoD, Myf5, MyoG és Mrf4. Ezek a fehérjék aktiválják önmaguk és egymás szintézisét, valamint tartalmazzák a további Mef2 transzkripciós faktor génjeit és a strukturális izomfehérjéket is. A Mef2 részt vesz a mioblasztok további differenciálódásának szabályozásában, miközben egy pozitív visszacsatolási mechanizmus révén fenntartja a miogén fehérjék koncentrációját.
