I alle organismer (med undtagelse af nogle vira) sker implementeringen af genetisk materiale i henhold til DNA-RNA-proteinsystemet. I det første trin omskrives (transskriberes) information fra en nukleinsyre til en anden. De proteiner, der regulerer denne proces, kaldes transkriptionsfaktorer.
Hvad er transskription
Transkription er biosyntesen af et RNA-molekyle baseret på en DNA-skabelon. Dette er muligt på grund af komplementariteten af visse nitrogenholdige baser, der udgør nukleinsyrer. Syntese udføres af specialiserede enzymer - RNA-polymeraser og styres af mange regulatoriske proteiner.
Hele genomet transskriberes ikke på én gang, men kun en bestemt del af det, kaldet transkripton. Sidstnævnte inkluderer en promotor (stedet for binding af RNA-polymerase) og en terminator (en sekvens, der aktiverer færdiggørelsen af syntesen).
Prokaryot transkripton er et operon bestående af flere strukturelle gener (cistroner). Baseret på det syntetiseres polycistronisk RNA,indeholdende information om aminosyresekvensen af en gruppe funktionelt beslægtede proteiner. Eukaryot transkripton indeholder kun ét gen.
Den biologiske rolle for transkriptionsprocessen er dannelsen af template-RNA-sekvenser, på grundlag af hvilke proteinsyntese (translation) udføres i ribosomer.
RNA-syntese i prokaryoter og eukaryoter
RNA-synteseskemaet er det samme for alle organismer og omfatter 3 stadier:
- Initiering - binding af polymerasen til promotoren, aktivering af processen.
- Forlængelse - forlængelse af nukleotidkæden i retningen fra 3' til 5'-enden med lukning af phosphodiesterbindinger mellem nitrogenholdige baser, som er udvalgt komplementært til DNA-monomerer.
- Opsigelse er færdiggørelsen af synteseprocessen.
I prokaryoter transskriberes alle typer RNA af én RNA-polymerase, bestående af fem protomerer (β, β', ω og to α-underenheder), som tilsammen danner et kerneenzym, der er i stand til at øge kæden af ribonukleotider. Der er også en yderligere enhed σ, uden hvilken binding af polymerasen til promotoren er umulig. Komplekset af kernen og sigma-faktoren kaldes et holoenzym.
På trods af at σ-underenheden ikke altid er forbundet med kernen, betragtes den som en del af RNA-polymerasen. I den dissocierede tilstand er sigma ikke i stand til at binde til promotoren, kun som en del af holoenzymet. Efter afslutning af initiering adskilles denne protomer fra kernen og erstattes af en forlængelsesfaktor.
Funktionprokaryoter er en kombination af translations- og transkriptionsprocesser. Ribosomer slutter sig straks til det RNA, der begynder at blive syntetiseret og bygger en aminosyrekæde. Transskription stopper på grund af dannelsen af en hårnålestruktur i terminatorområdet. På dette stadium nedbrydes DNA-polymerase-RNA-komplekset.
I eukaryote celler udføres transkription af tre enzymer:
- RNA-polymerase l – syntetiserer 28S og 18S-ribosom alt RNA.
- RNA-polymerase ll – transskriberer gener, der koder for proteiner og små nukleare RNA'er.
- RNA-polymerase lll - ansvarlig for syntesen af tRNA og 5S rRNA (lille underenhed af ribosomer).
Ingen af disse enzymer er i stand til at initiere transkription uden deltagelse af specifikke proteiner, der giver interaktion med promotoren. Essensen af processen er den samme som i prokaryoter, men hvert trin er meget mere kompliceret med deltagelse af et større antal funktionelle og regulatoriske elementer, herunder kromatin-modificerende. Alene på initieringsstadiet er omkring hundrede proteiner involveret, inklusive en række transkriptionsfaktorer, mens en sigma-underenhed i bakterier er nok til at binde til promotoren, og nogle gange er der brug for hjælp fra en aktivator.
Det vigtigste bidrag fra transkriptionens biologiske rolle i biosyntesen af forskellige typer proteiner bestemmer behovet for et strengt system til kontrol af genaflæsning.
Transskriptionel regulering
I ingen celle realiseres det genetiske materiale fuldt ud: kun en del af generne transskriberes, mens resten er inaktive. Dette er muligt takket være kompleksetregulatoriske mekanismer, der bestemmer ud fra hvilke DNA-segmenter og i hvilken mængde RNA-sekvenser vil blive syntetiseret.
I encellede organismer har genernes differentielle aktivitet en adaptiv værdi, mens den i flercellede organismer også bestemmer processerne for embryogenese og ontogenese, når forskellige typer væv dannes på basis af ét genom.
Genekspression styres på flere niveauer. Det vigtigste trin er reguleringen af transskription. Den biologiske betydning af denne mekanisme er at opretholde den nødvendige mængde af forskellige proteiner, der kræves af en celle eller organisme på et bestemt tidspunkt af eksistensen.
Der er en justering af biosyntese på andre niveauer, såsom behandling, translation og transport af RNA fra kernen til cytoplasmaet (sidstnævnte er fraværende i prokaryoter). Når de er positivt reguleret, er disse systemer ansvarlige for produktionen af et protein baseret på det aktiverede gen, som er den biologiske betydning af transkription. Kæden kan dog suspenderes på et hvilket som helst tidspunkt. Nogle regulatoriske træk i eukaryoter (alternative promotorer, splejsning, modifikation af polyadenelleringssteder) fører til fremkomsten af forskellige varianter af proteinmolekyler baseret på den samme DNA-sekvens.
Da dannelsen af RNA er det første trin i afkodningen af genetisk information på vejen til proteinbiosyntese, er transkriptionsprocessens biologiske rolle i at modificere cellefænotypen meget mere betydningsfuld end reguleringen af bearbejdning eller translation.
Bestemmelse af aktiviteten af specifikke gener som ii både prokaryoter og eukaryoter forekommer det på initieringsstadiet ved hjælp af specifikke switches, som omfatter regulatoriske regioner af DNA og transkriptionsfaktorer (TF'er). Driften af sådanne switches er ikke autonom, men er under streng kontrol af andre cellulære systemer. Der er også mekanismer for ikke-specifik regulering af RNA-syntese, som sikrer normal passage af initiering, forlængelse og terminering.
Begrebet transskriptionsfaktorer
I modsætning til de regulatoriske elementer i genomet er transkriptionsfaktorer kemisk proteiner. Ved at binde sig til specifikke områder af DNA kan de aktivere, hæmme, fremskynde eller bremse transkriptionsprocessen.
Afhængigt af den producerede effekt kan transkriptionsfaktorerne for prokaryoter og eukaryoter opdeles i to grupper: aktivatorer (initierer eller øger intensiteten af RNA-syntese) og repressorer (undertrykker eller hæmmer processen). I øjeblikket er der fundet mere end 2000 TF'er i forskellige organismer.
Transkriptionel regulering i prokaryoter
I prokaryoter sker kontrollen af RNA-syntese hovedsageligt på initieringsstadiet på grund af interaktionen af TF med en specifik region af transkriptonet - en operator, der er placeret ved siden af promotoren (nogle gange skærer den) og, faktisk er et landingssted for det regulatoriske protein (aktivator eller repressor). Bakterier er karakteriseret ved en anden måde til differentiel kontrol af gener - syntesen af alternative σ-underenheder beregnet til forskellige grupper af promotorer.
Delvis operon udtrykkan reguleres på stadierne af forlængelse og terminering, men ikke på grund af DNA-bindende TF'er, men på grund af proteiner, der interagerer med RNA-polymerase. Disse omfatter Gre-proteiner og antiterminatorfaktorerne Nus og RfaH.
Forlængelsen og termineringen af transkription i prokaryoter påvirkes på en bestemt måde af den parallelle proteinsyntese. I eukaryoter er både disse processer selv og transskriptions- og translationsfaktorerne rumligt adskilte, hvilket betyder, at de ikke er funktionelt relaterede.
Aktivatorer og undertrykkere
Prokaryoter har to mekanismer til transkriptionsregulering på initieringsstadiet:
- positiv - udført af aktivatorproteiner;
- negativ - kontrolleret af undertrykkere.
Når faktoren er positivt reguleret, aktiverer bindingen af faktoren til operatøren genet, og når det er negativt, tværtimod, slår det det fra. Et regulatorproteins evne til at binde til DNA afhænger af vedhæftningen af en ligand. Sidstnævntes rolle spilles sædvanligvis af lavmolekylære cellulære metabolitter, som i dette tilfælde fungerer som coaktivatorer og corepressorer.
Repressorens virkningsmekanisme er baseret på overlapningen af promotor- og operatørregioner. I operoner med denne struktur lukker bindingen af en proteinfaktor til DNA en del af landingsstedet for RNA-polymerase, hvilket forhindrer sidstnævnte i at starte transkription.
Aktivatorer virker på svage promotorer med lav funktionalitet, der er dårligt genkendt af RNA-polymeraser eller er svære at smelte (separate helix-strengeDNA nødvendigt for at starte transkription). Ved at slutte sig til operatøren interagerer proteinfaktoren med polymerasen, hvilket signifikant øger sandsynligheden for initiering. Aktivatorer er i stand til at øge intensiteten af transskription med 1000 gange.
Nogle prokaryote TF'er kan fungere som både aktivatorer og repressorer afhængigt af operatørens placering i forhold til promotoren: Hvis disse regioner overlapper hinanden, hæmmer faktoren transkription, ellers udløses den.
| Ligand-funktion med hensyn til faktoren | Ligand state | Negativ regulering | Positiv regulering |
| Giver adskillelse fra DNA | Deltager | Fjernelse af repressorproteinet, aktivering af genet | Fjernelse af aktivatorprotein, gennedlukning |
| Føjer faktor til DNA | Slet | Repressor fjernelse, transskriptionsinkludering | Fjern aktivator, deaktiver transskription |
Negativ regulering kan overvejes på eksemplet med tryptofanoperonen fra bakterien E. coli, som er karakteriseret ved operatørens placering i promotorsekvensen. Repressorproteinet aktiveres ved vedhæftning af to tryptofanmolekyler, som ændrer vinklen på det DNA-bindende domæne, så det kan komme ind i dobbelthelixens hovedrille. Ved en lav koncentration af tryptofan mister repressoren sin ligand og bliver inaktiv igen. Med andre ord, hyppigheden af transkriptionsinitieringomvendt proportional med mængden af metabolit.
Nogle bakterielle operoner (f.eks. laktose) kombinerer positive og negative reguleringsmekanismer. Et sådant system er nødvendigt, når ét signal ikke er nok til rationel kontrol af udtryk. Laktoseoperonet koder således for enzymer, der transporterer ind i cellen og derefter nedbryder lactose, en alternativ energikilde, der er mindre rentabel end glukose. Derfor, kun ved en lav koncentration af sidstnævnte, binder CAP-proteinet til DNA og starter transkription. Dette er dog kun tilrådeligt i nærvær af laktose, hvis fravær fører til aktivering af Lac-repressoren, som blokerer polymerasens adgang til promotoren, selv i nærvær af en funktionel form af aktivatorproteinet.
På grund af operonstrukturen i bakterier styres flere gener af én regulatorisk region og 1-2 TF'er, mens et enkelt gen i eukaryoter har et stort antal regulatoriske elementer, som hver især er afhængige af mange andre faktorer. Denne kompleksitet svarer til det høje organiseringsniveau af eukaryoter, og især flercellede organismer.
Regulering af mRNA-syntese i eukaryoter
Kontrollen af eukaryotisk genekspression bestemmes af den kombinerede virkning af to elementer: proteintransskriptionsfakta (TF) og regulatoriske DNA-sekvenser, der kan placeres ved siden af promotoren, meget højere end den, i introner eller efter gen (betyder den kodende region og ikke et gen i dets fulde betydning).
Nogle områder fungerer som omskiftere, andre interagerer ikkedirekte med TF, men giv DNA-molekylet den fleksibilitet, der er nødvendig for dannelsen af en loop-lignende struktur, der ledsager processen med transkriptionel aktivering. Sådanne områder kaldes spacere. Alle regulatoriske sekvenser udgør sammen med promotoren genkontrolregionen.
Det er værd at bemærke, at virkningen af selve transkriptionsfaktorerne kun er en del af en kompleks multi-level regulering af genetisk ekspression, hvor et stort antal elementer lægger op til den resulterende vektor, som bestemmer, om RNA vil til sidst syntetiseres fra en bestemt region af genomet.
En yderligere faktor i kontrollen af transkription i kernecellen er en ændring i strukturen af kromatin. Her er både total regulering (tilvejebragt af fordelingen af heterochromatin- og euchromatin-regioner) og lokal regulering forbundet med et specifikt gen til stede. For at polymerase kan virke, skal alle niveauer af DNA-komprimering, inklusive nukleosomet, elimineres.
Mangfoldigheden af transkriptionsfaktorer i eukaryoter er forbundet med et stort antal regulatorer, som omfatter forstærkere, lyddæmpere (forstærkere og lyddæmpere) samt adapterelementer og isolatorer. Disse steder kan være placeret både i nærheden af og i betydelig afstand fra genet (op til 50 tusind bp).
Forstærkere, lyddæmpere og adapterelementer
Enhancers er kort sekventiel DNA, der er i stand til at udløse transkription, når de interagerer med et regulatorisk protein. Approksimation af forstærkeren til promotorregionen af genetudføres på grund af dannelsen af en løkkelignende struktur af DNA. Binding af en aktivator til en forstærker stimulerer enten samlingen af initieringskomplekset eller hjælper polymerasen med at fortsætte til forlængelse.
Forstærkeren har en kompleks struktur og består af flere modulsteder, som hver har sit eget regulatoriske protein.
Lyddæmpere er DNA-regioner, der undertrykker eller fuldstændigt udelukker muligheden for transskription. Funktionsmekanismen for en sådan kontakt er stadig ukendt. En af de hypoteserede metoder er besættelsen af store områder af DNA af specielle proteiner fra SIR-gruppen, som blokerer adgangen til initieringsfaktorer. I dette tilfælde er alle gener inden for et par tusinde basepar fra lyddæmperen slået fra.
Adapterelementer i kombination med TF'er, der binder til dem, udgør en separat klasse af genetiske switches, der selektivt reagerer på steroidhormoner, cyklisk AMP og glukokortikoider. Denne regulatoriske blok er ansvarlig for cellens reaktion på varmechok, eksponering for metaller og visse kemiske forbindelser.
Blandt DNA-kontrolområderne skelnes en anden type grundstoffer - isolatorer. Disse er specifikke sekvenser, der forhindrer transkriptionsfaktorer i at påvirke fjerne gener. Virkningsmekanismen for isolatorer er endnu ikke blevet belyst.
Eukaryote transkriptionsfaktorer
Hvis transkriptionsfaktorer i bakterier kun har en regulerende funktion, så er der i kerneceller en hel gruppe af TF'er, der giver baggrundsinitiering, men som samtidig er direkte afhængige af binding tilDNA-regulerende proteiner. Antallet og variationen af sidstnævnte i eukaryoter er enorm. I den menneskelige krop er andelen af sekvenser, der koder for proteintransskriptionsfaktorer, således omkring 10 % af genomet.
Til dato er eukaryote TF'er ikke godt forstået, ligesom mekanismerne for drift af genetiske switches, hvis struktur er meget mere kompliceret end modellerne for positiv og negativ regulering i bakterier. I modsætning til sidstnævnte påvirkes aktiviteten af kernecelletransskriptionsfaktorer ikke af en eller to, men af snesevis og endda hundredvis af signaler, der gensidigt kan forstærke, svække eller udelukke hinanden.
På den ene side kræver aktivering af et bestemt gen en hel gruppe af transkriptionsfaktorer, men på den anden side kan ét regulatorisk protein være nok til at udløse ekspressionen af flere gener ved hjælp af kaskademekanismen. Hele dette system er en kompleks computer, der behandler signaler fra forskellige kilder (både eksterne og interne) og tilføjer deres effekter til det endelige resultat med et plus- eller minustegn.
Regulatoriske transkriptionsfaktorer i eukaryoter (aktivatorer og repressorer) interagerer ikke med operatøren, som i bakterier, men med kontrolsteder spredt over DNA og påvirker initiering gennem mellemled, som kan være mediatorproteiner, faktorer i initieringskomplekset og enzymer, der ændrer strukturen af kromatin.
Med undtagelse af nogle TF'er inkluderet i præ-initieringskomplekset, har alle transkriptionsfaktorer et DNA-bindende domæne, der skelnerdem fra adskillige andre proteiner, der sikrer normal passage af transskription eller fungerer som mellemled i dens regulering.
Nylige undersøgelser har vist, at eukaryote TF'er kan påvirke ikke kun initieringen, men også forlængelsen af transkription.
Sort og klassificering
I eukaryoter er der 2 grupper af proteintransskriptionsfaktorer: basal (ellers kaldet generel eller hoved) og regulatorisk. Førstnævnte er ansvarlige for anerkendelsen af initiativtagerne og skabelsen af præ-initieringskomplekset. Nødvendig for at starte transskription. Denne gruppe omfatter flere dusin proteiner, der altid er til stede i cellen og ikke påvirker den differentielle ekspression af gener.
Komplekset af basale transkriptionsfaktorer er et værktøj, der i funktion ligner sigma-underenheden i bakterier, kun mere komplekst og velegnet til alle typer promotorer.
Faktorer af en anden type påvirker transkription gennem interaktion med regulatoriske DNA-sekvenser. Da disse enzymer er genspecifikke, er der et stort antal af dem. Ved at binde sig til regioner af specifikke gener kontrollerer de udskillelsen af visse proteiner.
Klassificering af transkriptionsfaktorer i eukaryoter er baseret på tre principper:
- virkningsmekanisme;
- funktionsbetingelser;
- strukturen af det DNA-bindende domæne.
Ifølge det første træk er der 2 klasser af faktorer: basal (interagerer med promotoren) og binding til opstrømsregioner (regulatoriske regioner placeret opstrøms for genet). Denne slagsklassificering svarer i det væsentlige til den funktionelle opdeling af TF i generel og specifik. Opstrømsfaktorer er opdelt i 2 grupper afhængigt af behovet for yderligere aktivering.
I henhold til funktionsegenskaberne skelnes konstitutive TF'er (altid til stede i enhver celle) og inducerbare (ikke karakteristisk for alle celletyper og kan kræve visse aktiveringsmekanismer). Faktorer i den anden gruppe er igen opdelt i cellespecifikke (deltager i ontogeni, er karakteriseret ved streng ekspressionskontrol, men kræver ikke aktivering) og signalafhængige. Sidstnævnte er differentieret efter aktiveringssignalets type og virkemåde.
Den strukturelle klassificering af proteintransskriptionsfaktorer er meget omfattende og omfatter 6 superklasser, som omfatter mange klasser og familier.
Driftsprincip
Basale faktorers funktion er en kaskadesamling af forskellige underenheder med dannelse af et initieringskompleks og aktivering af transkription. Faktisk er denne proces det sidste trin i aktivatorproteinets virkning.
Specifikke faktorer kan regulere transskription i to trin:
- samling af indvielseskomplekset;
- overgang til produktiv forlængelse.
I det første tilfælde reduceres arbejdet med specifikke TF'er til den primære omlejring af kromatin, såvel som rekruttering, orientering og modifikation af mediatoren, polymerasen og basale faktorer på promotoren, hvilket fører til aktiveringen af transskription. Hovedelementet i sign altransmission er mediatoren - et kompleks af 24 underenheder, der virker isom et mellemled mellem det regulatoriske protein og RNA-polymerase. Sekvensen af interaktioner er individuel for hvert gen og dets tilsvarende faktor.
Regulering af forlængelse udføres på grund af interaktionen af faktoren med P-Tef-b-proteinet, som hjælper RNA-polymerase med at overvinde pausen forbundet med promotoren.
Funktionelle strukturer af TF
Transskriptionsfaktorer har en modulær struktur og udfører deres arbejde gennem tre funktionelle domæner:
- DNA-binding (DBD) - nødvendig for genkendelse og interaktion med genets regulatoriske region.
- Transaktiverende (TAD) – tillader interaktion med andre regulatoriske proteiner, herunder transkriptionsfaktorer.
- Signal-Recognising (SSD) - påkrævet til perception og transmission af regulatoriske signaler.
Til gengæld har det DNA-bindende domæne mange typer. De vigtigste motiver i dens struktur omfatter:
- "zinkfingre";
- homeodomain;
- "β"-lag;
- loops;
- "leucin lyn";
- spiral-loop-spiral;
- spiral-dreje-spiral.
Takket være dette domæne "læser" transkriptionsfaktoren DNA-nukleotidsekvensen i form af et mønster på overfladen af dobbelthelixen. På grund af dette er specifik genkendelse af visse regulatoriske elementer mulig.
Interaktionen mellem motiver og DNA-helixen er baseret på den nøjagtige overensstemmelse mellem overfladerne af dissemolekyler.
Regulering og syntese af TF
Der er flere måder at regulere påvirkningen af transskriptionsfaktorer på transskription. Disse omfatter:
- aktivering - en ændring i funktionaliteten af faktoren i forhold til DNA på grund af phosphorylering, ligandbinding eller interaktion med andre regulatoriske proteiner (inklusive TF);
- translokation - transport af en faktor fra cytoplasmaet til kernen;
- tilgængelighed af bindingsstedet - afhænger af graden af kromatinkondensation (i tilstanden heterochromatin er DNA ikke tilgængeligt for TF);
- et kompleks af mekanismer, der også er karakteristiske for andre proteiner (regulering af alle processer fra transkription til post-translationel modifikation og intracellulær lokalisering).
Den sidste metode bestemmer den kvantitative og kvalitative sammensætning af transkriptionsfaktorer i hver celle. Nogle TF'er er i stand til at regulere deres syntese efter den klassiske feedback-type, når dets eget produkt bliver en hæmmer af reaktionen. I dette tilfælde stopper en vis koncentration af faktoren transskriptionen af det gen, der koder for den.
Generelle transskriptionsfaktorer
Disse faktorer er nødvendige for at starte transskriptionen af alle gener og er i nomenklaturen betegnet som TFl, TFll og TFlll afhængigt af typen af RNA-polymerase, som de interagerer med. Hver faktor består af flere underenheder.
Basal TF'er udfører tre hovedfunktioner:
- korrekt placering af RNA-polymerase på promotoren;
- afvikling af DNA-kæder i området for starten af transkription;
- frigørelse af polymerase frapromotor på tidspunktet for overgang til forlængelse;
Visse underenheder af basale transkriptionsfaktorer binder til promotorregulatoriske elementer. Den vigtigste er TATA-boksen (ikke karakteristisk for alle gener), placeret i en afstand af "-35" nukleotider fra initieringspunktet. Andre bindingssteder omfatter INR-, BRE- og DPE-sekvenserne. Nogle TF'er kontakter ikke DNA direkte.
Gruppen af væsentlige transkriptionsfaktorer af RNA-polymerase II inkluderer TFllD, TFllB, TFllF, TFllE og TFllH. Det latinske bogstav i slutningen af betegnelsen angiver rækkefølgen for påvisning af disse proteiner. Således var faktoren TFlllA, som tilhører III RNA-polymerasen, den første, der blev isoleret.
| Navn | Antal proteinunderenheder | Function |
| TFllD | 16 (TBP +15 TAF'er) | TBP binder til TATA-boksen, og TAF'er genkender andre promotorsekvenser |
| TFllB | 1 | Genkender BRE-element, orienterer polymerase nøjagtigt ved initieringsstedet |
| TFllF | 3 | Stabiliserer polymerase-interaktion med TBP og TFllB, letter vedhæftning af TFllE og TFllH |
| TFllE | 2 | Forbinder og justerer TFllH |
| TFllH | 10 | Separerer DNA-kæder ved initieringspunktet, frigør det RNA-syntetiserende enzym fra promotoren og vigtige transkriptionsfaktorer (biokemiprocessen er baseret på phosphorylering af det Cer5-C-terminale domæne af RNA-polymerase) |
Samling af basal TF sker kun ved hjælp af en aktivator, en mediator og kromatinmodificerende proteiner.
Specific TF
Gennem kontrol af genetisk ekspression regulerer disse transkriptionsfaktorer de biosyntetiske processer af både individuelle celler og hele organismen, fra embryogenese til fin fænotypisk tilpasning til skiftende miljøforhold. TF's indflydelsessfære omfatter 3 hovedblokke:
- udvikling (embryo- og ontogeni);
- cellecyklus;
- svar på eksterne signaler.
En særlig gruppe af transkriptionsfaktorer regulerer den morfologiske differentiering af embryonet. Dette proteinsæt er kodet af en speciel 180 bp konsensussekvens kaldet homeobox.
For at bestemme hvilket gen der skal transskriberes, skal det regulatoriske protein "finde" og binde sig til et specifikt DNA-sted, der fungerer som en genetisk switch (enhancer, silencer, osv.). Hver sådan sekvens svarer til en eller flere relaterede transkriptionsfaktorer, der genkender det ønskede sted på grund af sammenfaldet af de kemiske konformationer af et bestemt ydre segment af helixen og det DNA-bindende domæne (nøglelås-princippet). Til genkendelse bruges en region af DNA'ets primære struktur kaldet den store rille.
Efter binding til DNA-handlingaktivatorprotein udløser en række på hinanden følgende trin, der fører til samlingen af præinitiatorkomplekset. Det generelle skema for denne proces er som følger:
- Aktivatorbinding til kromatin i promotorregionen, rekruttering af ATP-afhængige omlejringskomplekser.
- Chromatin-omlejring, aktivering af histonmodificerende proteiner.
- Kovalent modifikation af histoner, tiltrækning af andre aktivatorproteiner.
- Bindning af yderligere aktiverende proteiner til genets regulatoriske region.
- Involvering af en mediator og generel TF.
- Samling af præ-initieringskomplekset på promotoren.
- Indflydelse af andre aktivatorproteiner, omlejring af underenheder af præ-initieringskomplekset.
- Start transskription.
Rækkefølgen af disse hændelser kan variere fra gen til gen.
Til et så stort antal aktiveringsmekanismer svarer der en lige så bred vifte af undertrykkelsesmetoder. Det vil sige, at ved at hæmme et af stadierne på vej til initiering, kan det regulatoriske protein reducere dets effektivitet eller fuldstændig blokere det. Oftest aktiverer repressoren flere mekanismer på én gang, hvilket garanterer fraværet af transskription.
Koordineret kontrol af gener
På trods af det faktum, at hver transkripton har sit eget reguleringssystem, har eukaryoter en mekanisme, der tillader, ligesom bakterier, at starte eller stoppe grupper af gener, der har til formål at udføre en specifik opgave. Dette opnås ved en transskriptionsbestemmende faktor, der fuldender kombinationerneandre regulatoriske elementer, der er nødvendige for maksimal aktivering eller undertrykkelse af genet.
I transkriptoner, der er underlagt en sådan regulering, fører interaktionen mellem forskellige komponenter til det samme protein, som fungerer som den resulterende vektor. Derfor påvirker aktiveringen af en sådan faktor flere gener på én gang. Systemet fungerer efter princippet om en kaskade.
Skemaet med koordineret kontrol kan ses på eksemplet med ontogenetisk differentiering af skeletmuskelceller, hvis forløbere er myoblaster.
Transkription af gener, der koder for syntesen af proteiner, der er karakteristiske for en moden muskelcelle, udløses af en hvilken som helst af fire myogene faktorer: MyoD, Myf5, MyoG og Mrf4. Disse proteiner aktiverer syntesen af sig selv og hinanden, og inkluderer også generne for den yderligere transkriptionsfaktor Mef2 og strukturelle muskelproteiner. Mef2 er involveret i reguleringen af yderligere differentiering af myoblaster, samtidig med at koncentrationen af myogene proteiner opretholdes ved hjælp af en positiv feedback-mekanisme.
