Hur binder transkriptionsfaktorerna till DNA
Share
Varje cell i en multicellulär organism består av deras fullständiga genom i kärnan i en eller flera kopior. Men endast en unik uppsättning gen transkriberas i en viss cell, som definierar cellens individualitet bland de andra cellerna i organismen. Många gener är också bara transkriberade vid vissa tillfällen. Transkriptionen av en gen producerar RNA som är översatt till ett protein. När ett visst protein är nödvändigt för cellens funktion, transkriberas genen som kodar för proteinet. Sålunda anses den genen som "aktiverad". När en gen är avstängd, stoppas transkriptionen. Flera mekanismer är involverade i reglering av genuttryck. Reglering av genuttryck i eukaryota celler är beroende av en grupp proteiner benämnda transkriptionsfaktorer (TFs). Förutom transkriptionsfaktorer är kromatinmodifieringar, RNA-splitsning, siRNA-kontrollmekanismer och cellsignalerande också ansvariga för reglering av genuttryck i eukaryoter.
Den här artikeln tittar på,
1. Vad är transkriptionsfaktorer
2. Hur binder transkriptionsfaktorerna till DNA
Vad är transkriptionsfaktorer
En transkriptionsfaktor är en proteinmolekyl som kontrollerar aktiviteten hos en gen genom att bestämma huruvida en viss gen transkriberas till RNA eller ej. RNA-polymeras är enzymet som katalyserar syntesen av RNA genom att använda DNA som mall. Transkriptionsfaktorer styr verkan av RNA-polymeras genom att bestämma när, var och hur effektivt enzymet fungerar. Därför kan transkriptionsfaktorer fungera som antingen aktivatorer som ökar genuttryck eller repressorer som minskar genuttrycket.
Tre typer av transkriptionsfaktorer finns: allmänna faktorer, uppströmsfaktorer och inducerbara faktorer. Allmänna transkriptionsfaktorer erfordras för initiering av transkription av kodande gener. Initiationskomplexet som bildas av generella transkriptionsfaktorer kallas basal transkriptionsapparat. Uppströms transkriptionsfaktorer är inblandade i erkännandet av specifika korta konsensuselement som ligger uppströms transkriptionsstartpunkten. Inducerbara faktorer funktion som liknar uppströms transkriptionsfaktorer, vilket ytterligare reglerar genuttryck genom att binda till responselement. Aktivatorns funktion vid transkription visas i Figur 1.
Figur 1: Transkriptionsfaktorns roll
Efter att ha förklarat transkriptionsfaktorer, låt oss nu se hur transkriptionsfaktorer binder till DNA.
Hur binder transkriptionsfaktorerna till DNA
Transkriptionsfaktorer hör till olika familjer av proteiner som fungerar som multi-subunitproteinkomplex. De binder direkt till cis-regulatoriska DNA-sekvenser eller motiv som uppträder uppströms TATA-rutan i promotorsekvensen. Dessa motiv är vanligtvis ungefär 6 till 10 baspar långa. Transkriptionsfaktorerna binder också antingen till förstärkare eller lymfkällor som påverkar transkription. Enhancers förekommer i närheten av genen - uppströms, nedströms eller inom intronen. De sätter på genuttrycket medan ljuddämpare stänger av genuttrycket. Transkriptionsfaktorer förändrar deras 3-D-struktur medan de åtföljer bindningen till DNA.
Det bildande komplexet av transkriptionsfaktorer och promotorn tillsammans med förstärkarna rekryterar RNA-polymeras II. Transkriptionsfaktorns inflytande kan vara antingen positiv eller negativ beroende på den totala effekten av hela transkriptionsfaktorkomplexet. Transkriptionsfaktorer består av multipla funktionella domäner för att binda med sekvensmotiv såväl som de andra transkriptionsfaktorerna som kallas samaktivatorer, RNA-polymeras II, kromatin-remodelingskomplex och små icke-kodande RNA. Två transkriptionsfaktorer binder till två intilliggande motiv på DNA-strängen och kombinerar för att bilda en dimer, som böjer DNA-en. Denna process anses vara en del av genaktiveringsprocessen. Kromatinstrukturen tillåter också att koactivatorer förenar varandra. Vissa transkriptionsfaktorer fungerar som bindningselement mellan distinkta promotorer och förstärkare med hjälp av andra proteiner också. Eukaryotisk transkriptionsaktivatorkomplex visas i figur 2.
Figur 2: Transkriptionsaktivatorkomplex
Förutom aktivering av genuttrycket är vissa transkriptionsfaktorer involverade i repression av genuttryck. Repressorer kan blockera generella transkriptionsfaktorer som aktiverar genuttrycket. De flesta av transkriptionsfaktorerna är kapabla att reglera många genuttryck medan några transkriptionsfaktorer kan reglera endast valda genuttryck. Eftersom transkriptionsfaktorer styr uttrycket av de flesta gener som är involverade i utvecklingen av en organism kan det defekta uttrycket av transkriptionsfaktorgen orsaka oregelbunden utveckling av organismen.
Slutsats
Transkriptionsfaktorer reglerar genuttrycket i eukaryoter. Införandet av transkription styrs av transkriptionsfaktorer. Dessa typer av transkriptionsfaktorer kallas aktivatorer. De slår genen på. Annat än att aktivera transkriptionen kan transkriptionsfaktorerna också undertrycka genuttrycket. Generna stängs av genom repressoreras bindning. Transkriptionsfaktorer binder till regulatoriska elementen i promotorregionen. Under genaktiveringen binder även transkriptionsfaktorerna till förstärkningsområdena, vilket bildar en slinga som rekryterar RNA-polymeras II för att initiera transkriptionen. Repressorer blockerar generella transkriptionsfaktorer till DNA-regleringselementen.
Referens:
1. Cooper, John A. "Transkriptionsfaktor." Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., N.d. Webb. 22 maj 2017.
2. "Transkriptionsfaktorer." Atlas av genetik och cytogenetik inom onkologi och hematologi. N.p., n.d. Webb. 22 maj 2017.
3. "Transkriptionsfaktorer." Khan Academy. N.p., n.d. Webb. 22 maj 2017.
4. Phillips, Theresa. "Transkriptionsfaktorer och transkriptionskontroll i eukaryota celler." Nature News. Nature Publishing Group, n.d. Webb. 22 maj 2017.
Image Courtesy:
1. "0338 RNA Polymerase Binding" av OpenStax - https://cnx.org/contents/[email protected): [email protected] / Förord (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Transkriptionsfaktorer" av Kelvinsong - Egent arbete (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
