EN transkripsjonsfaktor det er et regulatorisk "tilbehør" protein som er nødvendig for gentranskripsjon. Transkripsjon er det første trinnet i genuttrykk og involverer overføring av informasjon som finnes i DNA til et RNA-molekyl, som deretter behandles for å gi opphav til genprodukter..
RNA-polymerase II er enzymet som er ansvarlig for transkripsjonen av de fleste eukaryote gener og produserer, i tillegg til noen små RNA, messenger-RNA som senere vil bli oversatt til proteiner. Dette enzymet krever nærvær av en type transkripsjonsfaktorer kjent som generelle eller basale transkripsjonsfaktorer..
Dette er imidlertid ikke de eneste transkripsjonsfaktorene som finnes i naturen, siden det er "ikke-generelle" proteiner, både i eukaryoter og i prokaryoter og archaea, som er involvert i reguleringen av vevsspesifikk gentranskripsjon (i flercellede organismer) eller i reguleringen av genaktivitet som respons på forskjellige stimuli.
Disse transkripsjonsfaktorene er svært viktige effektorer, og kan finnes i praktisk talt alle levende organismer, siden de representerer hovedkilden til regulering av genuttrykk..
Detaljerte studier av forskjellige transkripsjonsfaktorer i forskjellige typer levende organismer indikerer at de har en modulær struktur, der en bestemt region er ansvarlig for interaksjonen med DNA, mens de andre produserer stimulerende eller hemmende effekter..
Transkripsjonsfaktorene deltar da i modelleringen av genuttrykkingsmønstre som ikke har noe å gjøre med endringer i DNA-sekvensen, men med epigenetiske endringer. Vitenskapen som er ansvarlig for studien av disse endringene er kjent som epigenetikk.
Artikkelindeks
For å utføre sine funksjoner, må transkripsjonsfaktorer være i stand til å gjenkjenne og spesifikt binde seg til en bestemt DNA-sekvens for å påvirke transkripsjonen av den regionen av DNA positivt eller negativt..
De generelle transkripsjonsfaktorene, som i utgangspunktet er de samme for transkripsjonen av alle type II-gener i eukaryoter, monteres først på promotorregionen til genet, og styrer således posisjoneringen av polymeraseenzymet og "åpningen" av den dobbelte propellen.
Prosessen foregår i flere påfølgende trinn:
- Binding av den generelle transkripsjonsfaktoren TFIID til en sekvens av gjentakelser av tymin (T) og adenin (A) i genet kjent som "boksen TATA"; dette forårsaker en forvrengning av DNA som er nødvendig for binding av andre proteiner til promoterregionen.
- Påfølgende samling av andre generelle faktorer (TFIIB, TFIIH, TFIH, TFIIE, TFIIF, etc.) og av RNA-polymerase II, og danner det som kalles transkripsjonsinitieringskompleks.
- Frigjøring av initieringskomplekset, fosforylering av polymerase med faktor TFIIH og initiering av transkripsjon og syntese av et RNA-molekyl fra sekvensen til genet som transkriberes.
Som nevnt kan "ikke-generelle" transkripsjonsfaktorer regulere genuttrykk, enten positivt eller negativt..
Noen av disse proteinene inneholder, i tillegg til de strukturelle DNA-bindende domenene, andre motiver kjent som aktiveringsdomenene, som er rike på sure aminosyrerester, glutamin- eller prolinrester..
Disse aktiveringsdomenene samhandler med elementer i komplekset av generelle transkripsjonsfaktorer eller med relaterte koaktivatormolekyler som samhandler direkte med komplekset. Denne interaksjonen resulterer enten i stimulering av samlingen av transkripsjonskomplekset eller i økningen av dets aktivitet..
De fleste transkripsjonsfaktorer hemmer transkripsjon ved å forstyrre aktiviteten til positivt virkende transkripsjonsfaktorer, og blokkerer deres stimulerende effekt. De kan fungere ved å blokkere bindingen av den positive faktoren til DNA eller ved å påvirke faktorer som inaktiverer kromatinstrukturen..
Andre hemmende faktorer virker ved å direkte blokkere transkripsjon, uten å blokkere virkningen av noen aktiverende transkripsjonsfaktor; og redusere det basale transkripsjonsnivået, til et nivå som er enda lavere enn det som oppnås i fravær av aktiverende faktorer.
I likhet med aktivatorproteiner, virker repressorfaktorer direkte eller indirekte med basale eller generelle transkripsjonsfaktorer.
Selv om de fleste transkripsjonsfaktorer er klassifisert i henhold til egenskapene eller identiteten til deres DNA-bindende domener, er det noen, også klassifisert som transkripsjonsfaktorer, som ikke samhandler direkte med DNA og er kjent som transkripsjonsfaktorer. "Indirekte".
De er de vanligste transkripsjonsfaktorene. De har DNA-bindende domener og kan aktivere eller hemme genuttrykk ved å binde seg til spesifikke DNA-regioner. De skiller seg fra hverandre, spesielt med hensyn til deres DNA-bindende domener og deres tilstand av oligomerisering..
De mest studerte og anerkjente familiene av denne typen faktorer er:
Dette var den første familien av faktorer med DNA-bindende domener som ble oppdaget, og den er til stede i mange eukaryote og prokaryote proteiner. Dens gjenkjenningsmotiv består av en α-spiral, en spinn og en andre α-spiral..
De har konservert glysindomener i svingområdet og også noen hydrofobe rester som hjelper til med å stabilisere arrangementet av de to helixene i HTH-enheten..
Den er til stede i et stort antall eukaryote regulatoriske proteiner. De første sekvensene ble gjenkjent i proteiner som regulerte utviklingen av Drosophila. Dette domenet inneholder et HTH-motiv for å binde DNA og en ekstra α-helix, samt en utvidet N-terminal arm..
De ble oppdaget i transkripsjonsfaktoren TFIIIA av Xenopus og de har vist seg å delta i mange aspekter av eukaryot genetisk regulering. De finnes i proteiner indusert av differensiering og vekstsignaler, i proto-onkogener og i noen generelle transkripsjonsfaktorer.
De er preget av tilstedeværelsen av batch-repetisjoner av sink-finger-motivene med 30 rester som inneholder forskjellige cystein- og histidinrester..
Denne familien inkluderer viktige regulatoriske proteiner som, i tillegg til å ha et domene for hormonbinding, har et DNA-bindende domene og generelt fungerer som transkripsjonsaktivatorer..
Bindingsdomenene inneholder 70 rester, hvorav 8 er konserverte cysteinrester. Noen forfattere mener at disse faktorene kan danne et par sinkfinger, gitt tilstedeværelsen av to sett med fire cysteiner.
Disse transkripsjonsfaktorene er involvert i differensiering og utvikling og funksjon ved dannelsen av en heterodimer. Leucin-lukkedomene observeres i forskjellige eukaryote proteiner og er preget av to underdomener: leucin-lukkingen som formidler dimerisering og en grunnleggende region for DNA-binding..
De finnes hovedsakelig i eukaryote faktorer og kjennetegnes ved å binde seg til DNA av antiparallelle β-ark.
Denne typen transkripsjonsfaktor utøver sine regulatoriske effekter på genuttrykk ikke gjennom direkte interaksjon med DNA, men gjennom protein-protein-interaksjoner med andre transkripsjonsfaktorer som interagerer med DNA. Derfor kalles de "indirekte".
Den første som ble beskrevet var transaktivatoren av "herpes simplex " (HSV) kjent som VP16, som binder seg til faktor Oct-1 når celler blir smittet med dette viruset, og stimulerer transkripsjonen av et spesifikt gen.
Faktorer av denne typen, som de som binder seg til DNA, kan aktivere eller undertrykke transkripsjonen av gener, og det er derfor de kalles henholdsvis "koaktivatorer" og "corepressors"..
Disse proteinene kan reguleres på to nivåer: i deres syntese og i deres aktivitet, som avhenger av forskjellige variabler og flere situasjoner..
Reguleringen av dens syntese kan være relatert til vevsspesifikk uttrykk for visse transkripsjonsfaktorer. Et eksempel på dette kan være MyoD-faktoren, kun syntetisert i skjelettmuskulære celler og som er nødvendig for å differensiere deres udifferensierte fibroblast-forløpere..
Selv om reguleringen av syntese brukes fundamentalt for å kontrollere genuttrykk i spesifikke celletyper og vev, er dette ikke den eneste måten, siden syntesen av faktorer involvert i induksjon av gener som deltar i responsen også er regulert til forskjellige stimuli..
En annen reguleringsmekanisme for transkripsjonsfaktorer er reguleringen av deres aktivitet, som har å gjøre med aktivering av andre eksisterende transkripsjonsfaktorer som har positive eller negative effekter på aktiviteten til en bestemt faktor..
Aktivering av disse "sekundære" faktorene skjer vanligvis gjennom forskjellige mekanismer som ligandbinding, endringer i protein-protein-interaksjoner, fosforylering, blant andre..
Transkripsjonsfaktorer deltar i et bredt spekter av prosesser som embryonal utvikling, vekst og differensiering, kontroll av cellesyklusen, tilpasning til svingende miljøforhold, vedlikehold av celle- og vevsspesifikke proteinsyntesemønstre, etc..
I planter har de for eksempel viktige funksjoner i forsvar og som responshendelser til forskjellige typer stress. Osteogenese hos dyr har blitt bestemt for å bli kontrollert av transkripsjonsfaktorer, så vel som mange andre differensieringsprosesser av forskjellige cellelinjer.
Gitt viktigheten av disse proteinene i organismer, er det ikke uvanlig å tro at endringer i disse regulatoriske elementene vil forårsake alvorlige patologiske endringer..
Hos mennesker kan patologiene forbundet med transkripsjonsfaktorer være utviklingsforstyrrelser (på grunn av mutasjoner som for eksempel forårsaker inaktivering av transkripsjonsfaktorer), forstyrrelser i hormonresponsen eller kreft..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.