TRANSKRIPCIJOS FAKTORIUS: VEIKIMO MECHANIZMAS, TIPAI, FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Transkripcijos faktorius yra reguliavimo "aksesuaras" baltymai reikalingi genų transkripcijos. Transkripcija yra pirmasis genų ekspresijos žingsnis ir apima informacijos, esančios DNR, perkėlimą į RNR molekulę, kuri vėliau yra apdorojama, kad atsirastų genų produktai.

RNR polimerazė II yra fermentas, atsakingas už daugumos eukariotinių genų transkripciją ir sukuria, be kai kurių mažų RNR, pasiuntinių RNR, kurios vėliau bus perkeltos į baltymus. Šiam fermentui reikia tam tikro tipo transkripcijos veiksnių, žinomų kaip bendrieji arba baziniai transkripcijos veiksniai.

Transkripcijos faktoriaus tipas «Leucino uždarymas» (Šaltinis: I, „Splette“ per „Wikimedia Commons“)

Tačiau tai nėra vieninteliai transkripcijos veiksniai, kurie egzistuoja gamtoje, nes yra ir „ne bendrųjų“ baltymų, tiek eukariotų, tiek prokariotų ir archajų, kurie yra susiję su audinių specifinio geno transkripcijos reguliavimu ( daugialąsteliniai organizmai) arba reguliuojant genų aktyvumą reaguojant į įvairius dirgiklius.

Šie transkripcijos veiksniai yra labai svarbūs efektoriai ir juos galima rasti beveik visuose gyvuose organizmuose, nes jie yra pagrindinis genų ekspresijos reguliavimo šaltinis.

Išsamūs skirtingų tipų gyvų organizmų transkripcijos veiksnių tyrimai rodo, kad jie turi modulinę struktūrą, kurioje už sąveiką su DNR yra atsakingas konkretus regionas, o kiti sukelia stimuliuojantį ar slopinantį poveikį.

Taigi transkripcijos veiksniai dalyvauja modeliuojant genų ekspresijos modelius, kurie neturi nieko bendra su DNR sekos pokyčiais, o su epigenetiniais pokyčiais. Mokslas, atsakingas už šių pokyčių tyrimą, yra žinomas kaip epigenetika.

Veiksmo mechanizmas

Transkripcijos veiksniai, norėdami atlikti savo funkcijas, turi sugebėti konkrečiai atpažinti tam tikrą DNR seką ir prie jos prisijungti, kad teigiamai ar neigiamai paveiktų tos DNR srities transkripciją.

Bendrieji transkripcijos veiksniai, kurie iš esmės yra vienodi visų II tipo genų transkripcijai eukariotuose, pirmiausia surenkami ant geno promotoriaus srities, tokiu būdu nukreipiant polimerazės fermento vietą ir dvigubo „atsidarymą“. sraigtas.

Procesas vyksta keliais iš eilės etapais:

- bendrojo transkripcijos faktoriaus TFIID surišimas su timino (T) ir adenino (A) pasikartojimų seka gene, vadinamame „TATA dėžute“; tai sukelia DNR iškraipymą, būtiną kitų baltymų prisijungimui prie promotoriaus srities.

- Vėliau surinkti kiti bendrieji veiksniai (TFIIB, TFIIH, TFIH, TFIIE, TFIIF ir kt.) Ir RNR polimerazė II, sudarantys vadinamąjį transkripcijos inicijavimo kompleksą.

- Inicijavimo komplekso išlaisvinimas, polimerazės fosforilinimas TFIIH koeficientu ir RNR molekulės transkripcijos ir sintezės pradžia iš transkribuoto geno sekos.

Transkripcijos aktyvinimas ir slopinimas

Kaip aptarta, „ne bendrieji“ transkripcijos veiksniai gali reguliuoti genų raišką tiek teigiamai, tiek neigiamai.

Aktyvinimas

Kai kuriuose iš šių baltymų, be struktūrinių DNR rišančių domenų, yra ir kitų motyvų, žinomų kaip aktyvavimo domenai, kuriuose gausu rūgščių aminorūgščių liekanų, glutamino ar prolino liekanų.

Šie aktyvavimo domenai sąveikauja su bendrųjų transkripcijos veiksnių komplekso elementais arba su susijusiomis koaktyvatorių molekulėmis, tiesiogiai sąveikaujančiomis su kompleksu. Ši sąveika sąlygoja arba transkripcijos komplekso surinkimo stimuliavimą, arba padidėja jo aktyvumas.

Represijos

Daugelis transkripcijos veiksnių slopina transkripciją, nes trukdo teigiamai veikiančių transkripcijos veiksnių veiklai ir blokuoja jų stimuliacinį poveikį. Jie gali veikti blokuodami teigiamo faktoriaus prisijungimą prie DNR arba veikdami veiksnius, kurie inaktyvuoja chromatino struktūrą.

Kiti slopinantys veiksniai veikia tiesiogiai blokuodami transkripciją, neužkertant kelio jokiam aktyvinančiam transkripcijos faktoriui; ir jie sumažina bazinį transkripcijos lygį iki dar žemesnio lygio nei tas, kuris pasiekiamas nesant aktyvinančių veiksnių.

Kaip ir aktyvatorių baltymai, represoriniai veiksniai tiesiogiai ar netiesiogiai veikia bazinius ar bendruosius transkripcijos veiksnius.

Tipai

Nors dauguma transkripcijos veiksnių yra klasifikuojami pagal jų DNR rišančių domenų ypatybes ar tapatumą, yra keletas, taip pat klasifikuojamų kaip transkripcijos veiksniai, kurie tiesiogiai nesąveikauja su DNR ir yra žinomi kaip transkripcijos veiksniai. „Netiesioginis“.

Tiesioginiai transkripcijos veiksniai

Jie yra labiausiai paplitę transkripcijos veiksniai. Jie turi DNR jungiančius domenus ir gali suaktyvinti arba slopinti genų ekspresiją, prisijungdami prie specifinių DNR sričių. Jie skiriasi vienas nuo kito, ypač savo DNR rišančių domenų ir oligomerizacijos būklės atžvilgiu.

Labiausiai ištirtos ir pripažintos šio tipo veiksnių šeimos yra:

Helix-turn-spiralė („ spiralė-turn-spiralė “, HTH)

Tai buvo pirmoji faktorių, turinčių DNR jungiančius domenus, šeima, ir jo yra daugelyje eukariotinių ir prokariotinių baltymų. Jo atpažinimo motyvą sudaro α spiralė, nugara ir antroji α spiralė.

Jie turi konservuotus glicino domenus posūkio regione, taip pat kai kuriuos hidrofobinius likučius, kurie padeda stabilizuoti dviejų spiralių išdėstymą HTH vienete.

Namų domenas

Jo yra daugelyje eukariotų reguliuojančių baltymų. Pirmosios sekos buvo atpažintos Drosophila vystymosi reguliavimo baltymuose. Šiame domene yra HTH motyvas surišti DNR ir papildoma α-spiralė, be ištiestos N-galinės rankos.

Cinko pirštai

Jie buvo aptikti Xenopus transkripcijos faktoriuje TFIIIA ir įrodyta, kad jie dalyvauja daugelyje eukariotinių genų reguliavimo aspektų. Jie randami baltymuose, kuriuos sukelia diferenciacija ir augimo signalai, proto onkogenuose ir kai kuriuose bendruose transkripcijos veiksniuose.

Jiems būdinga tai, kad kartotiniai 30 cinko pirštų motyvų, turinčių įvairių cisteino ir histidino liekanų, pakartojimai.

Steroidų receptoriai

Ši šeima apima svarbius reguliuojančius baltymus, kurie, be to, kad turi prisijungimo su hormonais domeną, turi DNR jungimosi domeną ir paprastai veikia kaip transkripcijos aktyvatoriai.

Rišančiuose domenuose yra 70 liekanų, iš kurių 8 yra konservuoti cisteino liekanos. Kai kurie autoriai mano, kad šie veiksniai gali sudaryti cinko pirštų porą, atsižvelgiant į dviejų keturių cisteinų rinkinių buvimą.

Leucino uždarymas ir spiralės-kilpos-spiralės („ spiralės-kilpos-spiralės“ )

Šie transkripcijos veiksniai yra diferencijuojami ir vystomi bei funkcionuoja susidarant heterodimeriui. Leucino uždarymo domenas stebimas įvairiuose eukariotiniuose baltymuose ir jam būdingi du subdomenai: leucino uždarymas, tarpininkaujantis dimerizavimui, ir pagrindinė sritis, kurioje jungiasi DNR.

Β lapo motyvai

Jie daugiausia randami eukariotiniuose veiksniuose ir išsiskiria tuo, kad jungiasi su DNR antiparalleliais β lakštais.

Netiesioginiai transkripcijos veiksniai

Šio tipo transkripcijos faktorius daro savo norminį poveikį genų ekspresijai ne per tiesioginę sąveiką su DNR, bet per baltymų ir baltymų sąveiką su kitais transkripcijos veiksniais, kurie sąveikauja su DNR. Štai kodėl jie vadinami „netiesioginiais“.

Pirmasis buvo aprašytas herpes simplex viruso (HSV), žinomo kaip VP16, trans-aktyvatorius, kuris jungiasi prie Oct-1 faktoriaus, kai ląstelės yra užkrėstos šiuo virusu, stimuliuodamos specifinio geno transkripciją.

Tokio tipo veiksniai, kaip ir tie, kurie jungiasi prie DNR, gali suaktyvinti arba slopinti genų transkripciją, todėl jie yra atitinkamai vadinami „koaktyvatoriais“ ir „pagrindiniais kompresoriais“.

Reglamentas

Šie baltymai gali būti reguliuojami dviem lygmenimis: jų sintezėje ir aktyvume, kuris priklauso nuo skirtingų kintamųjų ir įvairių situacijų.

Sintezės reguliavimas

Jos sintezės reguliavimas gali būti susijęs su tam tikrų transkripcijos veiksnių specifine ekspresija audinyje. To pavyzdys gali būti MyoD faktorius, sintetinamas tik skeleto raumenų ląstelėse ir būtinas diferencijuoti jų nediferencijuotus fibroblastų pirmtakus.

Nors sintezės reguliavimas iš esmės naudojamas genų ekspresijos kontrolei konkrečiuose ląstelių tipuose ir audiniuose, tai nėra vienintelis būdas, nes taip pat reguliuojama veiksnių, dalyvaujančių reaguojant į geną, indukcija. į įvairius dirgiklius.

Veiklos reguliavimas

Kitas transkripcijos veiksnių reguliavimo mechanizmas yra jų aktyvumo reguliavimas, kuris susijęs su kitų jau egzistuojančių transkripcijos veiksnių, darančių teigiamą ar neigiamą poveikį tam tikro veiksnio aktyvumui, aktyvinimu.

Šių „antrinių“ veiksnių aktyvacija paprastai vyksta įvairiais būdais, tokiais kaip ligando surišimas, baltymų ir baltymų sąveikos pokyčiai, fosforilinimas, be kita ko.

Vaidmenys ir svarba

Transkripcijos veiksniai dalyvauja įvairiuose procesuose, tokiuose kaip embriono vystymasis, augimas ir diferenciacija, ląstelių ciklo kontrolė, adaptacija prie kintančių aplinkos sąlygų, ląstelių ir audinių specifinių baltymų sintezės modelių palaikymas ir kt.

Pavyzdžiui, augaluose jos atlieka svarbias gynybos ir reagavimo į įvairaus tipo stresus funkcijas. Nustatyta, kad gyvūnų osteogenezę kontroliuoja transkripcijos veiksniai, taip pat daugelis kitų skirtingų ląstelių linijų diferenciacijos procesų.

Atsižvelgiant į šių baltymų svarbą organizmams, nėra neįprasta manyti, kad šių reguliavimo elementų pokyčiai sukels rimtų patologinių pokyčių.

Žmonėms patologijos, susijusios su transkripcijos veiksniais, gali būti vystymosi sutrikimai (pvz., Dėl mutacijų, dėl kurių inaktyvuojami transkripcijos veiksniai), hormoninio atsako sutrikimai ar vėžys.

Nuorodos

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Esminė ląstelių biologija. Abingdonas: „Garland Science“, „Taylor & Francis“ grupė.
2. Iwafuchi-doi, M., ir Zaret, KS (2014). Pionierių transkripcijos veiksniai ląstelių perprogramavime. „Genes & Development“, 28, 2679–2692.
3. Latchman, D. (1997). Transkripcijos veiksniai: apžvalga. Int. J. Biochem. Ląstelė. Biol., 29 (12), 1305-1312.
4. „Latchman“, DS (2007). Transkripcijos veiksniai. Gyvosios gamtos mokslų enciklopedija, 1–5.
5. Marie, PJ (2008). Transkripcijos veiksniai, kontroliuojantys osteoblastogenezę. Biochemijos ir biofizikos archyvas, 473, 98-105.
6. Pabo, C., & Sauer, RT (1992). Transkripcijos veiksniai: struktūrinės šeimos ir DNR atpažinimo principai. Annu. Red., 61, 1053-1095.
7. Singhas, KB, Foley, RC ir Oñate-sánchez, L. (2002). Augalų gynybos ir reakcijos į stresą transkripcijos veiksniai. Dabartinė nuomonė augalų biologijoje, 5, 430–436.