Czynnik transkrypcyjny mechanizm działania, typy, funkcje

A Czynnik transkrypcyjny Jest to regulacyjne białko „akcesorium” niezbędne do transkrypcji genetycznej. Transkrypcja jest pierwszym etapem ekspresji genetycznej i implikuje przeniesienie informacji zawartych w DNA do cząsteczki RNA, która jest następnie przetwarzana w celu zwiększenia produktów genowych.

Polimeraza RNA II jest enzymem odpowiedzialnym za transkrypcję większości genów eukariotycznych i wytwarza, oprócz niektórych małych RNA, przekaźnika RNA, które zostaną następnie przetłumaczone na białka. Ten enzym wymaga obecności rodzaju czynników transkrypcyjnych zwanych ogólnymi lub podstawowymi czynnikami transkrypcyjnymi.

Typ czynnika transkrypcji „zamknięcie leucyny” (źródło: I, Spletete [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0/)] przez Wikimedia Commons)

Nie są to jednak jedyne czynniki transkrypcyjne, które istnieją w naturze, ponieważ istnieją białka „niegeneralne”, zarówno w eukariotach, jak i w prokariotach i łukach, które biorą udział w regulacji transkrypcji genetycznej specyficznej dla tkanki (w organizmach wielokomórkowych ) lub w regulacji aktywności genów w odpowiedzi na różne bodźce.

Te czynniki transkrypcyjne są efektorami o ogromnym znaczeniu i można je znaleźć praktycznie we wszystkich żywych organizmach, ponieważ stanowią główne źródło regulacji ekspresji genetycznej.

Szczegółowe badania różnych czynników transkrypcyjnych w różnych rodzajach żywych organizmów wskazują, że mają one strukturę modułową, w której określony region jest odpowiedzialny za interakcję z DNA, podczas gdy inne wytwarzają efekty stymulujące lub hamujące.

Czynniki transkrypcyjne uczestniczą w modelowaniu genetycznych wzorców ekspresji, które nie mają nic wspólnego ze zmianami w sekwencji DNA, ale ze zmianami epigenetycznymi. Nauka odpowiedzialna za badanie tych zmian jest znana jako epigenetyka.

[TOC]

Mechanizm akcji

Aby wykonać swoje funkcje, czynniki transkrypcyjne muszą być w stanie rozpoznać i dołączyć konkretnie konkretną sekwencję DNA, aby pozytywnie lub negatywnie wpływać na transkrypcję wspomnianego regionu DNA.

Ogólne czynniki transkrypcyjne, które są zasadniczo takie same dla transkrypcji wszystkich genów typu II w eukariotach, są najpierw składane w regionie promotora genu, w ten sposób kierując pozycjonowanie enzymu polimerazy i „otwieranie” podwójnego śmigła śmigła.

Proces jest wykonywany przez kilka kolejnych kroków:

- Związek ogólnego czynnika transkrypcyjnego TFIID do sekwencji powtarzanej Timiny (T) i adeniny (a) w genie znanym jako „pudełko Tata”; Powoduje to zniekształcenie DNA niezbędne dla połączenia innych białek w regionie promotora.

- Zespół tylna innych czynników ogólnych (Tfiib, TfiiH, TfiH, Tfiie, Tfiif itp.) i polimerazy RNA II, tworząc tak zwane Kompleks inicjacji transkrypcji.

Może ci służyć: chromatydy

- Wyzwolenie kompleksu inicjacyjnego, fosforylacja polimerazy przez czynnik TFIIH i początek transkrypcji i syntezy cząsteczki RNA z sekwencji transkrybowanego genu.

Aktywacja i represja transkrypcji

Jak wspomniano, „nieograniczone” czynniki transkrypcyjne mogą regulować ekspresję genów, zarówno pozytywnie lub negatywnie.

Aktywacja

Niektóre z tych białek zawierają, oprócz domen strukturalnych Unii DNA, inne powody znane jako domeny aktywacyjne, które są bogate w reszty kwasu kwaśnego, glutaminę lub reszty proliny.

Te domeny aktywacji oddziałują z elementami ogólnych czynników transkrypcyjnych kompleksowych lub z powiązanymi koaktywującymi cząsteczkami, które bezpośrednio oddziałują z kompleksem. Ta interakcja powoduje stymulację montażu kompleksu transkrypcyjnego lub wzrostu jego aktywności.

Represja

Większość czynników transkrypcyjnych hamuje transkrypcję podczas zakłócania aktywności czynników transkrypcyjnych, które działają pozytywnie, blokując jego działanie stymulujące. Mogą pracować, blokując połączenie pozytywnego czynnika dla DNA lub działając na czynniki, które inaktywują strukturę chromatyny.

Inne czynniki hamujące działają bezpośrednio blokujące transkrypcję, bez blokowania działania jakiegokolwiek aktywującego czynnika transkrypcyjnego; i zmniejsz podstawowy poziom transkrypcji, do jeszcze niższego poziomu niż to jest osiągane przy braku czynników aktywujących.

Podobnie jak aktywacja białek, czynniki tłumiące działają bezpośrednio lub pośrednio z podstawowymi lub ogólnymi czynnikami transkrypcyjnymi.

Chłopaki

Chociaż większość czynników transkrypcyjnych jest klasyfikowana zgodnie z cechami lub tożsamością ich domen Unii DNA, istnieją niektóre, klasyfikowane również jako czynniki transkrypcyjne, które nie oddziałują bezpośrednio z DNA i są znane jako czynniki transkrypcyjne „pośrednie”.

Bezpośrednie czynniki transkrypcyjne

Są najczęstszymi czynnikami transkrypcyjnymi. Mają domeny Unii DNA i mogą aktywować lub hamować ekspresję genów za pomocą ich unii do określonych regionów DNA. Różnią się od siebie, szczególnie w odniesieniu do domen Unii DNA i stanu oligomeryzacji.

Najczęściej badane i rozpoznawane rodziny tego rodzaju czynników to:

Helix-Gutero-Hélice (”Helix-Turn-helix”, HTH)

To była pierwsza rodzina czynników z odkrytymi domenami Unii DNA i jest obecna w wielu eukariotach i prokariotach. Ich przyczyną rozpoznawania jest śmigło α, tura i drugi śmigło α.

Zachowały domeny glicyny w obszarze tury, a także niektóre odpady hydrofobowe, które pomagają ustabilizować rozmieszczenie dwóch śmigieł w jednostce HTH.

Może ci służyć: genetyczna pula

 Homeodominium

Jest obecny w dużej liczbie eukariotycznych białek regulacyjnych. Pierwsze sekwencje rozpoznano w białkach regulacyjnych rozwoju Drosophila. Ta domena zawiera powód do przyłączenia się do DNA i dodatkowego śmigła α, oprócz przedłużonego ramienia N-końcowego.

Fingers cynkowy

Zostały odkryte w czynniku transkrypcyjnym tfiiia Xenopus I wykazano, że uczestniczą w wielu aspektach eukariotycznej regulacji genetycznej. Znajdują się w białkach indukowanych przez sygnały różnicowania i wzrostu, w protooncogenes i w niektórych ogólnych czynnikach transkrypcyjnych.

Charakteryzują się obecnością powtórzeń w partii motywów cynku 30 odpadów, które zawierają kilka odpadów i odpadów histydyny.

Receptory steroidowe

Ta rodzina obejmuje znaczące białka regulacyjne, które oprócz posiadania domeny dla połączenia hormonów ma domenę Związku DNA i zwykle działają jako aktywatory transkrypcyjne.

Domeny Unii zawierają 70 odpadów, wśród których 8 to zachowane pozostałości cysteiny. Niektórzy autorzy uważają, że czynniki te mogą tworzyć parę palców cynkowych, biorąc pod uwagę obecność dwóch czterech gier.

Zamknięcie Leucina i Helik-Bucle-Herice (”Helix-pętla-helix ")

Te czynniki transkrypcyjne są zaangażowane w różnicowanie i rozwój oraz działają na tworzenie heterodimeru. Domena zamknięcia leucyny obserwuje się w różnych eukariontach i charakteryzuje się dwoma subdomenami: zamknięciem leucyn, które mierzą dimeryzację i podstawowy region dla zjednoczenia z DNA.

Powody β powody           

Występują głównie w czynnikach eukariotycznych i wyróżniających.

Pośrednie czynniki transkrypcyjne

Ten typ czynników transkrypcyjnych wywiera swój wpływ regulacyjny na ekspresję genetyczną nie poprzez bezpośrednią interakcję z DNA, ale poprzez interakcje białko-białko z innymi czynnikami transkrypcyjnymi, które oddziałują z DNA. Dlatego nazywane są „pośrednimi”.

Pierwszym, który opisał, był transaktywator wirusa "Opryszczka prosta " (HSV) znany jako VP16, który wiąże się z czynnikiem OCT-1, gdy komórki są zakażone tym wirusem, stymulując transkrypcję określonego genu.

Czynniki tego typu, podobnie jak te, które są wiążące z DNA, mogą aktywować lub tłumić transkrypcję genów, więc są one nazywane odpowiednio „przymusami” i „poprawionymi”.

Rozporządzenie

Białka te można regulować na dwóch poziomach: w ich syntezie i ich aktywności, co zależy od różnych zmiennych i wielu sytuacji.

Regulacja syntezy

Regulacja jego syntezy może być powiązana z specyficzną dla tkanki ekspresji niektórych czynników transkrypcyjnych. Przykładem tego może być czynnik myod, zsyntetyzowany tylko w komórkach mięśni szkieletowych i jest niezbędny do różnicowania jego niezróżnicowanych fibroblastów.

Może ci służyć: połączone geny

Chociaż regulacja syntezy jest zasadniczo stosowana do kontroli ekspresji genetycznej w określonych typach komórek i tkankach, nie jest to jedyny sposób, ponieważ synteza czynników zaangażowanych w indukcję genów uczestniczących w odpowiedzi jest również regulowana na kilka bodźców.

Regulacja aktywności

Innym mechanizmem regulacji czynników transkrypcyjnych jest regulacja jego aktywności, która ma związek z aktywacją innych wcześniejszych czynników transkrypcyjnych, które wywierają pozytywny lub negatywny wpływ na aktywność określonego czynnika.

Aktywacja tych „wtórnych” czynników zwykle występuje poprzez różne mechanizmy, takie jak związek ligandowy, zmiany w białka białko, interakcje fosforylacji, między innymi.

Funkcje i znaczenie

Czynniki transkrypcyjne uczestniczą w różnych procesach, takich jak rozwój embrionalny, wzrost i różnicowanie, kontrola cyklu komórkowego, adaptacja do fluktuacji warunków środowiskowych, utrzymanie specyficznych wzorców syntezy białek komórek i tkanek itp.

Na przykład w roślinach mają ważne funkcje w obronie i w reakcji 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, często zdarza się, że zmiany w tych elementach regulacyjnych spowodują poważne zmiany patologiczne.

W przypadku ludzi patologie związane z czynnikami transkrypcyjnymi mogą być zaburzenia rozwojowe (na przykład z powodu mutacji, które powodują inaktywację czynników transkrypcyjnych), zaburzenia w odpowiedzi hormonalnej lub nowotworach.

Bibliografia

1. Alberts, ur., Dennis, ur., Hopkin, k., Johnson, a., Lewis, J., Raff, m.,... Walter, p. (2004). Niezbędna biologia komórki. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Iwafuchi-doi, m., & Zaret, k. S. (2014). Pionierowe czynniki transkrypcyjne w przeprogramowaniu komórkowym. Geny i rozwój, 28, 2679-2692.
3. Latchman, zm. (1997). Czynniki transkrypcyjne: przegląd. Int. J. Biochem. Komórka. Biol., 29(12), 1305-1312.
4. Latchman, zm. S. (2007). Czynniki transkrypcyjne. Encyklopedia nauk przyrodniczych, 1-5.
5. Marie, s. J. (2008). Czynniki transkrypcyjne kontrolujące osteoblastogenezę. Archiwa biochemii i biofizyki, 473, 98-105.
6. Pabo, c., & Sauer, r. T. (1992). Czynniki transkrypcyjne: rodziny strukturalne i zasady rozpoznawania DNA. Annu. Obrót silnika., 61, 1053-1095.
7. Singh, k. B., Foley, r. C., & Oñate-Sánchez, L. (2002). Czynniki transkrypcyjne w obronie roślin i reakcji na stres. Obecna opinia w biologii roślin, 5, 430-436.