Hvordan binder transskripsjonsfaktorer til DNA
Share
Hver celle i en multicellular organisme består av deres fullstendige genom i kjernen i en eller flere kopier. Men bare et unikt sett av gener transkriberes i en bestemt celle, og definerer cellens individualitet blant de andre cellene i organismen. Mange gener er også bare transkribert til bestemte tider. Transkripsjonen av et gen produserer RNA som er omdannet til et protein. Når et bestemt protein kreves for cellens funksjon, transkriberes genet som koder for proteinet. Dermed er det genet betraktet som "slått på". Når et gen er slått av, stoppes transkripsjonen. Flere mekanismer er involvert i reguleringen av genuttrykk. Reguleringen av genuttrykk i eukaryote celler er avhengig av en gruppe proteiner betegnet som transkripsjonsfaktorer (TFs). I tillegg til transkripsjonsfaktorer er kromatinmodifikasjoner, RNA-spleising, siRNA-kontrollmekanismer og cellesignal også ansvarlig for reguleringen av genuttrykk i eukaryoter.
Denne artikkelen ser på,
1. Hva er transkripsjonsfaktorer
2. Hvordan binder transkripsjonsfaktorer til DNA
Hva er transkripsjonsfaktorer
En transkripsjonsfaktor er et proteinmolekyl som kontrollerer aktiviteten til et gen ved å bestemme om et bestemt gen transkriberes til RNA eller ikke. RNA-polymerase er enzymet som katalyserer syntesen av RNA ved å bruke DNA som mal. Transkripsjonsfaktorer styrer virkningen av RNA-polymerase ved å bestemme når, hvor og hvor effektivt enzymet fungerer. Derfor kan transkripsjonsfaktorer virke som enten aktivatorer som øker genuttrykk eller repressorer som reduserer genuttrykket.
Tre typer transkripsjonsfaktorer er funnet: generelle faktorer, oppstrømsfaktorer og inducerbare faktorer. Generelle transkripsjonsfaktorer er påkrevd for initiering av transkripsjon av kodende gener. Initiasjonskomplekset som dannes av generelle transkripsjonsfaktorer kalles basalt transkripsjonsapparat. Oppstrøms transkripsjonsfaktorer er involvert i anerkjennelsen av bestemte korte konsensuselementer som befinner seg oppstrøms for transkripsjons-startpunktet. Inducerbare faktorer Fungerer i likhet med oppstrøms transkripsjonsfaktorer, og regulerer videre genuttrykk ved binding til responselementer. Funksjonen til aktivatoren ved transkripsjon er vist i Figur 1.
Figur 1: Transkripsjonsfaktorens rolle
Etter å ha forklart transkripsjonsfaktorer, la oss nå se hvordan transkripsjonsfaktorer binder til DNA.
Hvordan binder transkripsjonsfaktorer til DNA
Transkripsjonsfaktorer tilhører ulike familier av proteiner som fungerer som multi-subunit-proteinkomplekser. De binder direkte til cis-regulatoriske DNA-sekvenser eller motiver som forekommer oppstrøms for TATA-boksen til promotorsekvensen. Disse motivene er vanligvis ca 6 til 10 basepar lange. Transkripsjonsfaktorer binder også enten til forsterkere eller lyddempere som påvirker transkripsjon. Enhancers forekommer i nærheten av genet - oppstrøms, nedstrøms eller i introner. De slår på genuttrykket mens silencers slår av genuttrykket. Transkripsjonsfaktorer endrer sin 3-D struktur mens de følger bindingen til DNA.
Dannekomplekset av transkripsjonsfaktorer og promotor sammen med forsterkerne rekrutterer RNA-polymerase II. Virkningen av transkripsjonsfaktorene kan enten være positiv eller negativ avhengig av den samlede effekten av hele transkripsjonsfaktor-komplekset. Transkripsjonsfaktorer består av flere funksjonelle domener for å binde med sekvensmotiver, så vel som de andre transkripsjonsfaktorene kalt co-aktivatorer, RNA-polymerase II, kromatin-remodelingskomplekser og små ikke-kodende RNAer. To transkripsjonsfaktorer binder til to tilstøtende motiver på DNA-strengen og kombineres for å danne en dimer, som bøyer DNA'et. Denne prosessen anses som en del av genaktiveringsprosessen. Kromatinstrukturen tillater også at koaktivatorer kan knytte sammen. Noen transkripsjonsfaktorer virker som sammenbindende elementer mellom forskjellige promotorer og forsterkere ved hjelp av andre proteiner også. Eukaryotisk transkripsjonsaktivatorkompleks er vist i figur 2.
Figur 2: Transkripsjonsaktivatorkompleks
I tillegg til aktivering av genuttrykket, er noen transkripsjonsfaktorer involvert i undertrykkelsen av genuttrykk. Repressorer kan blokkere generelle transkripsjonsfaktorer som aktiverer genuttrykket. De fleste transkripsjonsfaktorene er i stand til å regulere mange genuttrykk, mens noen transkripsjonsfaktorer er i stand til å regulere bare utvalgte genuttrykk. Siden transkripsjonsfaktorer styrer uttrykket av de fleste gener som er involvert i utviklingen av en organisme, kan det defekte uttrykket av transkripsjonsfaktorgener forårsake uregelmessig utvikling av organismen.
Konklusjon
Transkripsjonsfaktorer regulerer genuttrykket i eukaryoter. Innføringen av transkripsjonen styres av transkripsjonsfaktorer. Disse typen transkripsjonsfaktorer kalles aktivatorer. De slår genet på. Annet enn å aktivere transkripsjonen, kan transkripsjonsfaktorer også undertrykke genuttrykket. Generene er slått av ved binding av repressorer. Transkripsjonsfaktorer binder seg til regulatoriske elementer i promotorregionen. Under genaktivering binder transkripsjonsfaktorer også til forsterkerområdene, danner en sløyfe som rekrutterer RNA-polymerase II for å initiere transkripsjonen. Repressorer blokkerer generelle transkripsjonsfaktorer til regulatoriske elementer av DNA.
Henvisning:
1. Cooper, John A. "Transkripsjonsfaktor." Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., N.d. Web. 22. mai 2017.
2. "Transkripsjonsfaktorer." Atlas av genetikk og cytogenetikk i onkologi og hematologi. N.p., n.d. Web. 22. mai 2017.
3. "Transkripsjonsfaktorer." Khan Academy. N.p., n.d. Web. 22. mai 2017.
4. Phillips, Theresa. "Transkripsjonsfaktorer og transkripsjonskontroll i eukaryotiske celler." Nature News. Nature Publishing Group, n.d. Web. 22. mai 2017.
Bilde Courtesy:
1. "0338 RNA Polymerase Binding" Av OpenStax - https://cnx.org/contents/[email protected): [e-postbeskyttet] / Forord (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Transkripsjonsfaktorer" Av Kelvinsong - Eget arbeid (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
