ObrazE120

G7 Regulacja transkrypcji

PROWADZONEJ PRZEZ POLIMERAZE

RNA II

Hasia

Mechanizm

regulacji

Wiele genów jest aktywnych we wszystkich komórkach, ate są i takie których transkrypcja zachodzi tylko w określonym typie komórek, w ściśle określonym czasie lub też uruchamiana jest tylko pod wpływem specyficznego sygnału zewnętrznego. Regulacja transkrypcji u eukariotów odbywa się za pośrednictwem czynników transkrypcyjnych, które wiążą się z krótkimi elementami kontrolnymi występującymi w genach docelowych. Związane z elementami kontroli czynniki oddziałują wzajemnie ze sobą oraz z ogólnymi czynnikami transkrypcyjnymi kompleksu inicjacyjnego i w ten sposób zwiększają lub zmniejszają szybkość transkrypcji określonego genu.

Elementy regulatorowe położone powyżej genu

Wiele czynników transkrypcyjnych wiąże się z elementami położonymi powyżej (ang. upstream) genu kodującego białko. Najczęściej elementy takie znajdują się w obrębie kilkuset nukleotydów bezpośrednio poprzedzających gen od strony 5'. Przykładami takich właśnie elementów regulatorowych są kasety SP1 i CAAT znajdujące się przed większością eukariotycznych genów kodujących białka. Niektóre elementy regulatorowe występują tylko w przypadku nielicznych genów i są odpowiedzialne za ich specyficzną regulację (np. elemenly odpowiedzi hormonalnej).

Sekwencje Sekwencje wzmacniające (enhancety) są elementami pozytywnie wzmacniające wpływającymi na transkrypcję. Sekwencje te, zwykle długości

- 100-200 pz, mogą się znajdować zarówno przed, jak i za danym ,

genem, są aktywne niezależnie od swojej orientacji, a także mogą wzmacniać transkrypcję genów oddalonych od nich nawet o 10-50 kpz. Czynniki transkrypcyjne wiążące się z tymi elementami dalekiego zasięgu, oddziałują z transkrypcyjnym kompleksem inicjatorowym. DNA zawarty między sekwencją wzmacniającą a promotorem tworzy wtedy pętlę (DNA ulega „wypętleniu").

Czynniki transkrypcyjne mają wiele domen

Czynniki transkrypcyjne będące aktywatorami transkrypcji mają zwykle przynajmniej dwie różne domeny strukturalne: domenę wiążącą DNA, rozpoznającą specyficzne sekwencje DNA, z jakimi białko powinno się związać, oraz domenę aktywacyjną, która oddziałuje z innymi czynnikami transkrypcyjnymi lub bezpośrednio z polimerazą RNA. Wiele spośród czynników transkrypcyjnych

działa jako dimfery (homo- lub heterodimery) utworzone dzięki oddziaływaniom specjalnych domen odpowiedzialnych za ich dimeryzację- Niektóre czynniki transkrypcyjne mają domeny strukturalne pozwalające na wiązanie małych cząsteczek ligandów.

Domeny wiąiące

DNA

Domeny

odpowiedzialne za dimeryzację

Domeny

aktywujące

Rep resory

Domeny odpowiedzialne za wiązanie się białka z DNA mogą zawierać kilka jdiarakterystycznych motywów białkowych. Motyw „helisa-zwrot-helisa" zawiera dwie helisy a rozdzielone krótkim zwrotem p. Kiedy czynnik zawierający motyw „helisa-zwrot-helisa” związany jest z DNA. jedna z helis. tzw. helisa rozpoznająca, leży w dużym rowku DNA. Drugi typ motywu charakterystyczny dla białek wiążących się z DNA to tzw. palec cynkowy zbudowany z pętli peptydowej zawierającej dwie cysteiny i dwie histydyny (palec cynkowy typu CiHd lub cztery cysteiny (palec cynkowy typu G«). położone u podstawy pętli. Aminokwasy te umożliwiają koordynacyjnejzwiązanie jonu cynku. W drugorzędowej strukturze palca cynkowego występują dwie struktury p i jedna helisa a. Czynniki transkrypcyjne często zawierają kilka palców cynkowych; w każdym przypadku helisa a leży w dużym rowku dwuniciowej helisy DNA. Niektóre czynniki transkrypcyjne (np. białka bZIP, zasadowe białka HLH) zawierają domeny o charakterze zasadowym, które odpowiedzialne są za oddziaływania posiadających je białek z DNA.

W motywie zwanym suwakiem leucynowym (ang. leucine zipper) co siódma reszta ammokwasowa w łańcuchu peptydowym jest resztą leucynową. Fragment białka o takiej strukturze pierwszorzędowej przyjmuje strukturę helisy a, w której wszystkie wspomniane reszty leucynowe, występujące w co drugim zwoju helisy, zwrócone są ku jednej stronie, tworząc powierzchnię o charakterze hydrofobowym. Dwa monomeijy czynnika transkiypcyjnego mogą utworzyć duner w wyniku oddziaływania hydrofobowych powierzchni dwóch struktur suwaka leucynowego. Motyw helisa-pętla-helisa (HLH) zawiera dwie helisy a rozdzielone pętlą nie przyjmującą struktuiy helikalnej. Jedna strona C-końcowej helisy a ma charakter hydrofobowy; owa monomery czynnika transkrypcyjnego, każdy z motywem HLH, mogą utworzyć dimer ze względu na oddziaływania hydrofobowych powierzchni dwóch C-końcowych helis a.

Domeny aktywujące czynników transkrypcyjnych nie mają żadnych wspólnych motywów strukturalnych. Opisano domeny aktywujące bogate w aminokwasy kwasowe, a także bogate w glutaminę lub reszty prolinowe.

Białka represorowe, ograniczające transkrypcję specyficznych genów u eukariotów, mogą się wiązać z elementami kontrolnymi położonymi w|pobliiu genu docelowego lub z sekwencjami wyciszającymi (ang silencers), które mogą się znajdować dalej. Represor może hamować transkrypcję genu docelowego w sposób bezpośredni, bądź też pośrednio, wpływając na aktywator niezbędny do wydajnej transkrypcji genu.