A transkripční faktor je to regulační „doplňkový“ protein nezbytný pro genovou transkripci. Transkripce je prvním krokem v genové expresi a zahrnuje přenos informací obsažených v DNA na molekulu RNA, která je následně zpracována za vzniku genových produktů..
RNA polymeráza II je enzym odpovědný za transkripci většiny eukaryotických genů a produkuje kromě některých malých RNA také messengerové RNA, které budou později přeloženy do proteinů. Tento enzym vyžaduje přítomnost typu transkripčních faktorů známých jako obecné nebo bazální transkripční faktory..
Nejedná se však o jediné transkripční faktory, které v přírodě existují, protože existují „neobecné“ proteiny, a to jak u eukaryot, tak u prokaryot a archea, které se podílejí na regulaci transkripce genů specifických pro tkáně (u mnohobuněčných organismů) nebo v regulaci genové aktivity v reakci na různé podněty.
Tyto transkripční faktory jsou velmi důležité efektory a lze je najít prakticky ve všech živých organismech, protože představují hlavní zdroj regulace genové exprese..
Podrobné studie různých transkripčních faktorů v různých typech živých organismů naznačují, že mají modulární strukturu, ve které je specifická oblast zodpovědná za interakci s DNA, zatímco ostatní mají stimulační nebo inhibiční účinky..
Transkripční faktory se poté podílejí na modelování vzorů genové exprese, které nemá nic společného se změnami v sekvenci DNA, ale s epigenetickými změnami. Věda, která je zodpovědná za studium těchto změn, je známá jako epigenetika.
Rejstřík článků
Aby mohly transkripční faktory vykonávat své funkce, musí být schopny rozpoznat a specificky se vázat na konkrétní sekvenci DNA, aby pozitivně nebo negativně ovlivnily transkripci této oblasti DNA..
Obecné transkripční faktory, které jsou v zásadě stejné pro transkripci všech genů typu II v eukaryotech, se shromažďují nejprve na promotorové oblasti genu, a tak řídí umístění polymerázového enzymu a „otevření“ dvojité vrtule.
Proces probíhá v několika po sobě následujících krocích:
- Vazba obecného transkripčního faktoru TFIID na sekvenci opakování thyminu (T) a adeninu (A) v genu známém jako „box TATA"; to způsobí narušení DNA, které je nezbytné pro vazbu dalších proteinů k promotorové oblasti.
- Následné sestavení dalších obecných faktorů (TFIIB, TFIIH, TFIH, TFIIE, TFIIF atd.) A RNA polymerázy II, tvořících tzv. transkripční iniciační komplex.
- Uvolnění iniciačního komplexu, fosforylace polymerázy faktorem TFIIH a zahájení transkripce a syntézy molekuly RNA ze sekvence transkribovaného genu.
Jak již bylo zmíněno, „neobecné“ transkripční faktory mohou regulovat genovou expresi, ať už pozitivně nebo negativně..
Některé z těchto proteinů obsahují kromě strukturních domén vázajících DNA další motivy známé jako aktivační domény, které jsou bohaté na kyselé aminokyselinové zbytky, glutaminové nebo prolinové zbytky..
Tyto aktivační domény interagují s prvky komplexu obecných transkripčních faktorů nebo se souvisejícími molekulami koaktivátoru, které interagují přímo s komplexem. Tato interakce vede buď ke stimulaci sestavování transkripčního komplexu, nebo ke zvýšení jeho aktivity..
Většina transkripčních faktorů inhibuje transkripci interferencí s aktivitou pozitivně působících transkripčních faktorů blokováním jejich stimulačního účinku. Mohou pracovat blokováním vazby pozitivního faktoru na DNA nebo působením na faktory, které inaktivují strukturu chromatinu..
Jiné inhibiční faktory působí přímým blokováním transkripce, aniž by blokovaly působení aktivačního transkripčního faktoru; a snížit bazální hladinu transkripce na úroveň ještě nižší, než byla dosažena při absenci aktivačních faktorů.
Stejně jako aktivátorové proteiny působí represorové faktory přímo nebo nepřímo s bazálními nebo obecnými transkripčními faktory.
Ačkoli většina transkripčních faktorů je klasifikována podle charakteristik nebo identity jejich domén vázajících DNA, existují některé, také klasifikované jako transkripční faktory, které neinteragují přímo s DNA a jsou známé jako transkripční faktory..
Jsou to nejčastější transkripční faktory. Mají DNA-vazebné domény a mohou aktivovat nebo inhibovat genovou expresi vazbou na specifické oblasti DNA. Liší se navzájem, zejména pokud jde o jejich domény vázající DNA a jejich stav oligomerizace..
Nejvíce studované a uznávané rodiny tohoto typu faktoru jsou:
Jednalo se o první rodinu faktorů s doménami vázajícími DNA, která byla objevena, a je přítomna v mnoha eukaryotických a prokaryotických proteinech. Jeho rozpoznávací motiv se skládá z α šroubovice, rotace a druhé α šroubovice..
Zachovaly glycinové domény v oblasti obratu a také některé hydrofobní zbytky, které pomáhají stabilizovat uspořádání dvou šroubovic v jednotce HTH..
Je přítomen ve velkém počtu eukaryotických regulačních proteinů. První sekvence byly rozpoznány v proteinech regulujících vývoj Drosophila. Tato doména obsahuje HTH motiv pro vazbu DNA a další α-šroubovice, stejně jako prodloužené N-koncové rameno..
Byly objeveny v transkripčním faktoru TFIIIA z Xenopus a bylo prokázáno, že se účastní mnoha aspektů eukaryotické genetické regulace. Nacházejí se v proteinech indukovaných diferenciačními a růstovými signály, v protoonkogenech a v některých obecných transkripčních faktorech.
Jsou charakterizovány přítomností vsázkových opakování motivů 30-zinkových prstů obsahujících různé cysteinové a histidinové zbytky..
Tato rodina zahrnuje důležité regulační proteiny, které kromě toho, že mají doménu pro vazbu hormonů, mají doménu vázající DNA a obecně fungují jako transkripční aktivátory..
Vazebné domény obsahují 70 zbytků, z nichž 8 je konzervovaných cysteinových zbytků. Někteří autoři se domnívají, že tyto faktory by mohly vytvořit pár zinkových prstů, vzhledem k přítomnosti dvou sad čtyř cysteinů.
Tyto transkripční faktory se podílejí na diferenciaci a vývoji a funkci tvorbou heterodimeru. Leucinová uzavírací doména je pozorována v různých eukaryotických proteinech a je charakterizována dvěma subdoménami: leucinový uzávěr, který zprostředkovává dimerizaci a základní oblast pro vazbu DNA..
Vyskytují se hlavně v eukaryotických faktorech a vyznačují se vazbou na DNA antiparalelními β-listy.
Tento typ transkripčního faktoru uplatňuje své regulační účinky na genovou expresi nikoli prostřednictvím své přímé interakce s DNA, ale prostřednictvím interakcí protein-protein s jinými transkripčními faktory, které interagují s DNA. Proto se jim říká „nepřímý“.
První popsaný byl transaktivátor „herpes simplex " (HSV) známý jako VP16, který se váže na faktor Oct-1, když jsou buňky infikovány tímto virem, stimuluje transkripci specifického genu.
Faktory tohoto typu, stejně jako ty, které se vážou na DNA, mohou aktivovat nebo potlačovat transkripci genů, a proto se jim říká „koaktivátory“ a „corepresory“..
Tyto proteiny lze regulovat na dvou úrovních: v jejich syntéze a v jejich aktivitě, která závisí na různých proměnných a různých situacích..
Regulace jeho syntézy může souviset s tkáňově specifickou expresí určitých transkripčních faktorů. Příkladem toho může být faktor MyoD syntetizovaný pouze v buňkách kosterního svalstva, který je nezbytný pro diferenciaci jejich nediferencovaných prekurzorů fibroblastů..
Ačkoli se regulace syntézy zásadně používá k řízení genové exprese ve specifických typech buněk a tkáních, není to jediný způsob, protože je také regulována syntéza faktorů podílejících se na indukci genů, které se podílejí na reakci..
Dalším regulačním mechanismem pro transkripční faktory je regulace jejich aktivity, která souvisí s aktivací dalších již existujících transkripčních faktorů, které mají pozitivní nebo negativní účinky na aktivitu konkrétního faktoru..
K aktivaci těchto „sekundárních“ faktorů obvykle dochází prostřednictvím různých mechanismů, jako je například vazba ligandu, změny v interakcích protein-protein, fosforylace, mimo jiné..
Transkripční faktory se účastní celé řady procesů, jako je embryonální vývoj, růst a diferenciace, kontrola buněčného cyklu, adaptace na kolísající podmínky prostředí, udržování vzorů syntézy proteinů specifických pro buňky a tkáně atd..
Například v rostlinách mají důležité funkce v obraně a při reakcích na různé druhy stresu. Bylo stanoveno, že osteogeneze u zvířat je řízena transkripčními faktory a mnoha dalšími diferenciačními procesy různých buněčných linií.
Vzhledem k důležitosti těchto proteinů v organismech není neobvyklé si myslet, že změny v těchto regulačních prvcích způsobí vážné patologické změny..
V případě lidí mohou být patologiemi spojenými s transkripčními faktory vývojové poruchy (například kvůli mutacím, které způsobují inaktivaci transkripčních faktorů), poruchy hormonální odpovědi nebo rakovina..
Zatím žádné komentáře