Transkriptionsfaktor -Wirkmechanismus, Typen, Funktionen

A Transkriptionsfaktor Es ist ein regulatorisches "Accessoire" -Protein, das für die genetische Transkription erforderlich ist. Transkription ist der erste Schritt der genetischen Expression und impliziert die Übertragung von Informationen, die in der DNA zu einem RNA.

RNA -Polymerase II ist das Enzym für die Transkription der meisten eukaryotischen Gene und produziert zusätzlich zu einigen kleinen RNAs die Boten -RNAs, die dann in Proteine ​​übersetzt werden. Dieses Enzym erfordert das Vorhandensein einer Art von Transkriptionsfaktoren, die als allgemeine oder basale Transkriptionsfaktoren bezeichnet werden.

Transkriptionsfaktor-Typ "Leucinverschluss" (Quelle: I, spletete [CC BY-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0/)] über Wikimedia Commons)

Dies sind jedoch nicht die einzigen Transkriptfaktoren, die in der Natur existieren, da es sowohl in Eukaryoten als auch in Prokaryoten und Bögen „nicht generale“ Proteine ​​gibt, die an der Regulation der gewebespezifischen genetischen Transkription beteiligt sind (in mehrzelligen Organismen ) oder in der Regulation der Genaktivität als Reaktion auf verschiedene Reize.

Diese Transkriptionsfaktoren sind Effektoren von großer Bedeutung und können praktisch in allen lebenden Organismen gefunden werden, da sie die Hauptquelle für die Regulierung der genetischen Expression darstellen.

Detaillierte Untersuchungen verschiedener Transkriptionsfaktoren in verschiedenen Arten lebender Organismen zeigen, dass sie eine modulare Struktur aufweisen, in der eine bestimmte Region für die Wechselwirkung mit DNA verantwortlich ist, während andere die stimulierenden oder inhibitorischen Wirkungen produzieren.

Die Transkriptionsfaktoren nehmen also an der Modellierung der genetischen Expressionsmuster teil, die nichts mit den Veränderungen in der DNA -Sequenz zu tun haben, sondern mit epigenetischen Veränderungen. Die Wissenschaft, die für die Untersuchung dieser Veränderungen verantwortlich ist, wird als Epigenetik bezeichnet.

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Wirkmechanismus

Um ihre Funktionen auszuüben, müssen Transkriptionsfaktoren in der Lage sein, eine bestimmte DNA -Sequenz spezifisch zu erkennen und zusammenzuschließen, um die Transkription der DNA positiv oder negativ zu beeinflussen.

Die allgemeinen Transkriptionsfaktoren, die im Grunde genommen für die Transkription aller Typ -II -Gene in Eukaryoten gleich sind, werden zunächst in der Promotorregion des Gens zusammengestellt, wodurch die Positionierung des Polymerase -Enzyms und die „Öffnung“ des Doppelpropellers leitet.

Der Prozess wird durch mehrere aufeinanderfolgende Schritte angegeben:

- Vereinigung des allgemeinen Transkriptionsfaktors TFIID zu einer Sequenz von wiederholten Timina (T) und Adenin (A) im Gen, das als „The Box“ bekannt ist Tata”; Dies führt zu einer DNA -Verzerrung, die für die Vereinigung anderer Proteine ​​in die Promotorregion notwendig ist.

- Hintere Versammlung anderer allgemeiner Faktoren (TFIIB, TFIIH, TFIH, TFIIE, TFIIF usw.) und der RNA -Polymerase II, die das bildet, was genannt wird Transkriptionsinitiationskomplex.

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- Befreiung des Initiationskomplexes, Phosphorylierung von Polymerase durch den TFIIH -Faktor und der Beginn der Transkription und Synthese eines RNA.

Aktivierung und Repression der Transkription

Wie bereits erwähnt, können "nicht generale" Transkriptionsfaktoren die Expression von Genen regulieren, ob positiv oder negativ.

Aktivierung

Einige dieser Proteine ​​enthalten zusätzlich zu den Strukturdomänen der DNA -Gewerkschaft andere Gründe, die als Aktivierungsdomänen bekannt sind, die reich an Säure -Säure -Resten, Glutamin- oder Prolinresten sind.

Diese Aktivierungsdomänen interagieren mit den Elementen des allgemeinen Transkriptionsfaktorenkomplexes oder mit verwandten koaktivierenden Molekülen, die direkt mit dem Komplex interagieren. Diese Wechselwirkung führt zur Stimulierung der Anordnung des Transkriptionskomplexes oder zur Erhöhung seiner Aktivität.

Repression

Die meisten Transkriptionsfaktoren hemmen die Transkription, wenn sie die Aktivität von Transkriptionsfaktoren beeinträchtigen, die positiv wirken und ihre stimulierende Wirkung blockieren. Sie können arbeiten, indem sie die Vereinigung des positiven Faktors an die DNA blockieren oder auf die Faktoren wirken, die die Struktur des Chromatins inaktivieren.

Andere inhibitorische Faktoren blockieren direkt die Transkription, ohne die Wirkung eines aktivierenden Transkriptionsfaktors zu blockieren. und verringern das basale Transkriptionsniveau auf ein noch niedrigeres Niveau, das in Abwesenheit von Aktivierungsfaktoren erreicht wird.

Wie die Aktivierung von Proteinen wirken die Unterdrückungsfaktoren direkt oder indirekt mit basalen oder allgemeinen Transkriptionsfaktoren.

Leute

Obwohl die meisten Transkriptionsfaktoren nach den Eigenschaften oder der Identität ihrer DNA -Gewerkschaftsdomänen klassifiziert werden, gibt es einige, die auch als Transkriptionsfaktoren klassifiziert sind, die nicht direkt mit DNA interagieren und als Transkriptionsfaktoren als "indirekt" bezeichnet werden.

Direkte Transkriptionsfaktoren

Sie sind die häufigsten Transkriptionsfaktoren. Sie haben DNA -Gewerkschaftsdomänen und können die Genexpression mithilfe ihrer Vereinigung zu bestimmten DNA -Regionen aktivieren oder hemmen. Sie unterscheiden.

Die am meisten untersuchten und anerkannten Familien dieser Art von Faktoren sind:

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

Dies war die erste Familie von Faktoren mit DNA -Gewerkschaftsdomänen, die entdeckt wurden, und ist in vielen Eukaryoten und Prokaryoten vorhanden. Sein Grund für die Erkennung besteht aus einem α -Propeller, einer Kurve und einem zweiten Propeller α.

Sie haben Glycinbereiche im Bereich der Kurve und auch einige hydrophobe Abfälle erhalten, die dazu beitragen, die Anordnung der beiden Propeller in der HTH -Einheit zu stabilisieren.

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 Homeodominium

Es ist in einer großen Anzahl eukaryotischer regulatorischer Proteine ​​vorhanden. Die ersten Sequenzen wurden in regulatorischen Proteinen der Entwicklung von erkannt Drosophila. Diese Domäne enthält einen Grund, der DNA und einem zusätzlichen α-Propeller beizutreten, zusätzlich zu einem erweiterten N-terminalen Arm.

Zinkfinger

Wurden im Transkriptionsfaktor tfiiia von entdeckt Xenopus Und es wurde gezeigt, dass sie an vielen Aspekten der eukaryotischen genetischen Regulation teilnehmen. Sie werden in Proteinen gefunden, die durch Signale von Differenzierung und Wachstum, in Protoonkogenen und in einigen allgemeinen Transkriptionsfaktoren induziert werden.

Sie sind durch das Vorhandensein von Wiederholungen in einer Charge der Zinkmotive von 30 Abfällen gekennzeichnet, die mehrere Abfälle und Histidinabfälle enthalten.

Steroidrezeptoren

Diese Familie umfasst erhebliche regulatorische Proteine, die zusätzlich zu einer Domäne für die Vereinigung der Hormone einen Bereich der DNA -Gewerkschaft haben und normalerweise als Transkriptionsaktivatoren fungieren.

Gewerkschaftsdomänen enthalten 70 Abfälle, darunter 8 Cysteinreste erhalten bleiben. Einige Autoren sind der Ansicht, dass diese Faktoren ein Paar Zinkfinger bilden könnten, da zwei Vier -Cystein -Spiele vorhanden sind.

Leucina und Helic-Bucle-Heric-Verschluss ("Helix-Loop-Helix ")

Diese Transkriptionsfaktoren sind an der Differenzierung und Entwicklung beteiligt und arbeiten zur Bildung eines Heterodimers. Die Leucin -Verschlussdomäne wird in verschiedenen Eukaryoten beobachtet und ist durch zwei Subdomänen gekennzeichnet: das Verschluss von Leucinen, die die Dimerisierung und eine grundlegende Region für die Vereinigung mit DNA messen.

Gründe β Gründe           

Sie sind hauptsächlich in eukaryotischen Faktoren und Distingu vorkommen.

Indirekte Transkriptionsfaktoren

Diese Art von Transkriptionsfaktoren übt seine regulatorischen Wirkungen auf die genetische Expression nicht durch ihre direkte Wechselwirkung mit DNA aus, sondern durch Protein-Protein-Wechselwirkungen mit anderen Transkriptionsfaktoren, die mit DNA interagieren. Deshalb werden sie als "indirekt" bezeichnet.

Der erste, der beschrieben wurde, war der Trans-Aktivator des Virus von "Herpes einfach " (HSV) bekannt als VP16, das an den OCT-1-Faktor bindet, wenn die Zellen mit diesem Virus infiziert sind, und die Transkription eines bestimmten Gens stimuliert.

Die Faktoren dieser Art können, wie solche, die an die DNA bunden sind.

Verordnung

Diese Proteine ​​können auf zwei Ebenen reguliert werden: in ihrer Synthese und in ihrer Aktivität, die von verschiedenen Variablen und mehreren Situationen abhängt.

Syntheseregulation

Die Regulierung ihrer Synthese kann mit dem expressionsgewebespezifischen von bestimmten Transkriptionsfaktoren zusammenhängen. Ein Beispiel dafür kann der Myod -Faktor sein, der nur in Skelettmuskelzellen synthetisiert wird und für die Differenzierung seiner undifferenzierten Fibroblasten erforderlich ist.

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Obwohl die Regulation der Synthese grundlegend zur Kontrolle der genetischen Expression in bestimmten Zelltypen und Geweben verwendet wird, ist dies nicht der einzige Weg, da die Synthese von Faktoren, die an der Induktion von Genen beteiligt sind, die an der Reaktion beteiligt sind.

Aktivitätsregulierung

Ein weiterer Regulierungsmechanismus für Transkriptionsfaktoren ist die Regulation seiner Aktivität, die mit der Aktivierung anderer vorhandener Transkriptionsfaktoren zu tun hat, die positive oder negative Auswirkungen auf die Aktivität eines bestimmten Faktors ausüben.

Die Aktivierung dieser "sekundären" Faktoren erfolgt normalerweise durch unterschiedliche Mechanismen wie Ligandengewerkschaften, Veränderungen des Protein-Proteins, Phosphorylierungswechselwirkungen, unter anderem.

Funktionen und Bedeutung

Transkriptionsfaktoren sind an einer Vielzahl von Prozessen wie embryonaler Entwicklung, Wachstum und Differenzierung, Zellzykluskontrolle, Anpassung an schwankende Umgebungsbedingungen, Aufrechterhaltung spezifischer Proteinsynthesemuster von Zellen und Geweben usw.

In Pflanzen haben sie beispielsweise wichtige Funktionen zur Verteidigung und als Reaktionsereignisse auf verschiedene Arten von Stress. Es wurde festgestellt, dass die Osteogenese bei Tieren durch Transkriptionsfaktoren sowie viele andere Differenzierungsprozesse verschiedener Zelllinien kontrolliert wird.

Angesichts der Bedeutung dieser Proteine ​​für Organismen ist es nicht ungewöhnlich zu glauben, dass Veränderungen in diesen regulatorischen Elementen schwerwiegende pathologische Veränderungen verursachen werden.

Im Falle des Menschen können Pathologien, die mit Transkriptionsfaktoren verbunden sind.

Verweise

1. Alberts, geb., Dennis, geb., Hopkin, k., Johnson, a., Lewis, J., Raff, m.,... Walter, p. (2004). Essentielle Zellbiologie. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Iwafuchi-doi, m., & Zaret, k. S. (2014). Pioniertranskriptionsfaktoren bei der Neuprogrammierung von Zellen. Gene & Entwicklung, 28, 2679-2692.
3. Latchman, d. (1997). Transkriptionsfaktoren: eine Übersicht. Int. J. Biochem. Zelle. Biol., 29(12), 1305-1312.
4. Latchman, d. S. (2007). Transkriptionsfaktoren. Enzyklopädie der Biowissenschaften, 1-5.
5. Marie, p. J. (2008). Transkriptionsfaktoren, die die Osteoblastogenese steuern. Archiv für Biochemie und Biophysik, 473, 98-105.
6. Pabo, c., & Sauer, r. T. (1992). Transkriptionsfaktoren: Strukturfamilien und Prinzipien der DNA -Erkennung. Annu. Rev., 61, 1053-1095.
7. Singh, k. B., Foley, r. C., & Oñate-sánchez, l. (2002). Transkriptionsfaktoren bei der Anlage der Pflanzenabwehr und der Stressreaktionen. Aktuelle Meinung in der Pflanzenbiologie, 5, 430-436.