Mehanizem delovanja, vrste, funkcije transkripcijskega faktorja

A Faktor transkripcije Gre za regulativni "dodatni" protein, potreben za genetsko transkripcijo. Transkripcija je prvi korak genetske ekspresije in pomeni prenos informacij, ki jih vsebuje DNK, na molekulo RNA, ki se pozneje obdela, da bi povzročila genske produkte.

RNA polimeraza II je encim, ki je zadolžen za transkripcijo večine evkariontskih genov in poleg majhnih RNA proizvaja tudi messenger RNA, ki bodo nato prevedeni v beljakovine. Ta encim zahteva prisotnost vrste transkripcijskih faktorjev, znanih kot splošni ali bazalni transkripcijski faktorji.

Vrsta transkripcijskega faktorja "Zapiranje levcina" (vir: i, Sletete [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0/)] prek Wikimedia Commons)

Vendar to niso edini transkriptni dejavniki, ki obstajajo v naravi, saj obstajajo "negeneralni" proteini, tako v evkariotih kot v prokariotih in lokih, ki so vključeni v regulacijo tkivno specifične genetske transkripcije (v večceličnih organizmih ) ali pri regulaciji genske aktivnosti kot odziv na različne dražljaje.

Ti transkripcijski faktorji so efektorji velikega pomena in jih je mogoče najti v vseh živih organizmih, saj predstavljajo glavni vir regulacije genetske ekspresije.

Podrobne študije različnih transkripcijskih faktorjev v različnih vrstah živih organizmov kažejo, da imajo modularno strukturo, v kateri je določeno območje odgovorno za interakcijo z DNK, druge.

Faktorji transkripcije sodelujejo pri modeliranju vzorcev genetske ekspresije, ki nimajo nobene zveze s spremembami zaporedja DNK, vendar z epigenetskimi spremembami. Znanost, ki je odgovorna za preučevanje teh sprememb, je znana kot epigenetika.

[TOC]

Mehanizem delovanja

Da bi lahko izvajali svoje funkcije.

Splošni transkripcijski faktorji, ki so v bistvu enaki za transkripcijo vseh genov tipa II v evkariotih, so najprej sestavljeni na promotorskem območju gena, s čimer usmerjajo pozicioniranje encima polimeraze in "odpiranje" dvojnega propelerja.

Postopek je podan z več zaporednimi koraki:

- Zveza splošnega transkripcijskega faktorja tfiid do zaporedja ponavljajočega se timina (t) in adenina (a) v genu, znanem kot "polje Tata”; To povzroča izkrivljanje DNK, ki je potrebno za združitev drugih beljakovin v promocijsko regijo.

- Zadnji sklop drugih splošnih dejavnikov (TFIIB, TFIIH, TFIH, TFIIE, TFIIF, ETC.) in RNA polimeraze II, ki tvori tako imenovano Iniciacijski kompleks za transkripcijo.

Vam lahko služi: kromatidi

- Osvoboditev iniciacijskega kompleksa, fosforilacija polimeraze s faktorjem TFIIH in začetek transkripcije in sinteze molekule RNA iz zaporedja gena, ki se prepisuje.

Aktivacija in zatiranje transkripcije

Kot rečeno, "ne -splošni" transkripcijski faktorji lahko uravnavajo izražanje genov, bodisi pozitivno ali negativno.

Aktivacija

Nekateri od teh beljakovin vsebujejo poleg strukturnih domen DNK Unije, drugih razlogov, znanih kot aktivacijske domene, ki so bogate z ostanki kisle kisline, glutaminom ali prolinskimi ostanki.

Te aktivacijske domene vplivajo na elemente kompleksov splošnih transkripcijskih faktorjev ali s povezanimi molekulami, ki neposredno delujejo s kompleksom. Ta interakcija povzroči stimulacijo sklopa transkriptnega kompleksa ali povečanje njegove aktivnosti.

Represija

Večina transkripcijskih faktorjev zavira transkripcijo, ko posega v aktivnost transkripcijskih faktorjev, ki delujejo pozitivno, in blokira njegov spodbudni učinek. Delujejo lahko tako, da blokirajo zvezo pozitivnega dejavnika DNK ali delujejo na dejavnike, ki inaktivirajo strukturo kromatina.

Drugi zaviralni dejavniki delujejo neposredno blokiranje transkripcije, ne da bi blokirali delovanje kakršnega koli aktivirajočega transkripcijskega faktorja; in zmanjšati bazalno raven transkripcije, na še nižjo raven, kot je dosežena, če ni aktivirajočih faktorjev.

Tako kot aktiviranje beljakovin tudi zatiranje faktorjev neposredno ali posredno delujejo z bazalnimi ali splošnimi transkripcijskimi faktorji.

Fantje

Čeprav je večina transkripcijskih faktorjev razvrščena glede na značilnosti ali identiteto njihovih domen DNK Unije, obstajajo nekateri, ki so razvrščeni tudi kot transkripcijski faktorji, ki ne delujejo neposredno z DNK in so znani kot transkripcijski faktorji "posredni".

Neposredni transkripcijski faktorji

So najpogostejši faktorji transkripcije. Imajo domene Unije DNK in lahko aktivirajo ali zavirajo izražanje genov s pomočjo svoje zveze na specifična območja DNK. Med seboj se razlikujejo zlasti glede na domene DNK Unije in stanje oligomerizacije.

Najbolj preučene in priznane družine takšnih dejavnikov so:

Helix-Gutero-Hélice ("Helix-Turn-Helix”, Hth)

To je bila prva družina dejavnikov z domenami DNK Unije, ki so jo odkrili, in je prisotna v mnogih evkariotih in prokariotih. Njegov razlog za prepoznavanje je sestavljen iz α propelerja, zavoja in drugega propelerja α.

Ohranjene so domene glicina v območju zavoja in tudi nekaj hidrofobnih odpadkov, ki pomagajo stabilizirati razporeditev obeh propelerjev v enoti HTH.

Vam lahko služi: genetski bazen

 Homeodominium

Prisoten je v velikem številu evkariontskih regulativnih beljakovin. Prve sekvence so bile prepoznane v regulativnih beljakovinah razvoja Drosophila. Ta domena vsebuje razlog, da se pridruži DNK in dodatni α propeler, poleg razširjene N-terminalne roke.

Cinkovi prsti

So bili odkriti v transkripcijskem faktorju tfiiia Xenopus In dokazano je, da sodelujejo v mnogih vidikih evkariontske genetske regulacije. Najdemo jih v beljakovinah, ki jih povzročajo signali diferenciacije in rasti, v protoonkogenih in v nekaterih splošnih faktorjih transkripcije.

Za njih je značilna prisotnost ponovitev v seriji motivov cinka 30 odpadkov, ki vsebujejo več odpadkov in histidinskih odpadkov.

Steroidni receptorji

Ta družina vključuje pomembne regulativne beljakovine, ki imajo poleg domene za zvezo hormonov domeno DNK Unije in običajno delujejo kot transkripcijski aktivatorji.

Unije domene vsebujejo 70 odpadkov, med katerimi je 8 zadržanih ostankov cisteina. Nekateri avtorji menijo, da bi ti dejavniki lahko tvorili par cinkovih prstov, glede na prisotnost dveh štirih -cisteinskih iger.

Zapiranje leucine in helikovca ("Helix-zan-helix ")

Ti transkripcijski faktorji sodelujejo v diferenciaciji in razvoju in delujejo za oblikovanje heterodimera. Domeno zapiranja leucina opazimo v različnih evkariotih, zanj pa sta značilna dve poddomena: zaprtje levcinov, ki merijo dimerizacijo in osnovno območje za zvezo z DNK.

Razlogi β razlogi           

Najdemo jih predvsem v evkariontskih dejavnikih in razlikovanih.

Posredni faktorji transkripcije

Ta vrsta transkripcijskih faktorjev vpliva na regulativne učinke na genetsko ekspresijo ne z neposrednim interakcijo z DNK, temveč z interakcijami beljakovin in beljakovin z drugimi transkripcijskimi faktorji, ki delujejo z DNK. Zato se imenujejo "posredni".

Prvi, ki je opisal, je bil trans-aktivator virusa "Herpes preprost " (HSV), znan kot VP16, ki se veže na faktor OCT-1, ko so celice okužene s tem virusom, kar spodbuja transkripcijo določenega gena.

Tovrstni dejavniki, tako kot tisti, ki so vezani na DNK, lahko aktivirajo ali zatirajo transkripcijo genov, zato jih imenujemo "korcivatorji" in "popravljeni".

Uredba

Te beljakovine lahko reguliramo na dveh ravneh: v njihovi sintezi in v njihovi aktivnosti, kar je odvisno od različnih spremenljivk in več situacij.

Uredba o sintezi

Uravnavanje njegove sinteze je lahko povezano z ekspresijskim tkivom, specifično za nekatere transkripcijske faktorje. Primer tega je lahko faktor mioD, sintetiziran le v skeletnih mišičnih celicah in je potreben za diferenciacijo njegovih nediferenciranih fibroblastov.

Vam lahko služi: povezani geni

Čeprav se regulacija sinteze bistveno uporablja za nadzor genetske ekspresije v določenih vrstah celic in tkiv, to ni edini način, saj je sinteza dejavnikov, ki sodelujejo pri indukciji genov, ki sodelujejo v odzivu, urejena tudi na več dražljajev.

Uredba o dejavnostih

Drug regulacijski mehanizem za transkripcijske faktorje je regulacija njegove aktivnosti, ki je povezana z aktiviranjem drugih že obstoječih transkripcijskih faktorjev, ki imajo pozitivne ali negativne učinke na aktivnost določenega faktorja.

Aktivacija teh "sekundarnih" dejavnikov se običajno pojavlja z različnimi mehanizmi, kot so ligandska zveza, spremembe v beljakovinskih beljakovinah, interakcije fosforilacije, med drugim.

Funkcije in pomen

Transkripcijski faktorji sodelujejo v različnih procesih, kot so embrionalni razvoj, rast in diferenciacija, nadzor celičnega cikla, prilagajanje nihajočim okoljskim stanjem, vzdrževanje specifičnih vzorcev sinteze beljakovin celic in tkiv itd.

Na primer v rastlinah imajo pomembne funkcije v obrambi in odzivni na različne vrste stresa. Ugotovljeno je bilo, da osteogenezo pri živalih nadzirajo transkripcijski faktorji, pa tudi številni drugi diferenciacijski procesi različnih celičnih linij.

Glede na pomen teh beljakovin v organizmih ni redko misliti, da bodo spremembe v teh regulativnih elementih povzročile resne patološke spremembe.

V primeru ljudi so patologije, povezane s transkripcijskimi faktorji.

Reference

1. Alberts, b., Dennis, b., Hopkin, k., Johnson, a., Lewis, J., Raff, m.,... Walter, P. (2004). Bistvena celična biologija. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Iwafuchi-doi, m., & Zaret, k. S. (2014). Pionirski transkripcijski faktorji pri celičnem reprogramiranju. Geni in razvoj, 28, 2679-2692.
3. Latchman, d. (1997). Transkripcijski faktorji: pregled. Int. J. Biochem. Celica. Biol., 29(12), 1305-1312.
4. Latchman, d. S. (2007). Faktorji transkripcije. Enciklopedija znanosti o življenju, 1-5.
5. Marie, str. J. (2008). Transkripcijski faktorji, ki nadzorujejo osteoblastogenezo. Arhiv biokemije in biofizike, 473, 98-105.
6. Pabo, c., & Sauer, r. T. (1992). Transkripcijski faktorji: strukturne družine in načela prepoznavanja DNK. Annu. Rev., 61, 1053-1095.
7. Singh, k. B., Foley, r. C., & Oñate-Sánchez, l. (2002). Transkripcijski faktorji v obrambi rastlin in stresnih odgovorov. Trenutno mnenje v biologiji rastlin, 5, 430-436.