Transkripcijos veiksniai: apibrėžimas, funkcijos ir pavyzdžiai

Transkripcijos veiksniai padeda reguliuoti genus. Kiekvienas transkripcijos veiksnys jungiasi prie tam tikros DNR sekos. Taip jie kontroliuoja genetinės informacijos transkripcijos iš DNR į pasiuntinių RNR greitį.

Transkripcijos veiksnys kartais vadinamas "sekai būdingu DNR jungiančiu veiksniu". Vieni arba kartu su kitais baltymais jie skatina arba blokuoja RNR polimerazę. RNR polimerazė yra fermentas, kuris kopijuoja genetinę informaciją iš DNR į konkrečių genų RNR.

Transkripcijos veiksniai turi vieną ar daugiau DNR jungiančių domenų (DBD). Jie prisitvirtina prie DNR sekų, esančių šalia jų reguliuojamų genų. Kiti baltymai (pvz., koaktyvatoriai, chromatino pertvarkytojai, histonų acetilazės arba deacetilazės, kinazės ir metilazės) taip pat atlieka svarbų vaidmenį genų reguliavime. Kadangi jie neturi DNR jungiančių domenų, jie nėra vadinami transkripcijos veiksniais.

Funkcijos ir mechanizmai

Transkripcijos veiksniai reguliuoja genų ekspresiją įvairiais būdais:

• Prisijungdami prie promotorių ar enhancerių regionų, jie tiesiogiai rekrutuoja arba blokuoja RNR polimerazę ir su ja susijusius ko-faktorius.
• Jie gali pakeisti chromatino struktūrą per koaktyvatorius arba korepresorius, keisdami nukleosomų padėtį ar histonų modifikacijas, o tai veikia DNR prieinamumą transkripcijai.
• Veiksniai gali veikti kartu sudarydami kompleksus — keli transkripcijos veiksniai dažnai sinergiškai reguliuoja vieno geno aktyvumą.
• Kai kurie transkripcijos veiksniai elgiasi kaip sensoriniai elementai: reaguoja į hormonų, metabolitų ar signalinių kaskadų poveikį ir perduoda šią informaciją į pakeistą gene exprimacijos lygį.

Tipai ir DNR jungiantys domenai

Yra daug įvairių transkripcijos veiksnių, kuriuos galima klasifikuoti pagal DNR jungiančius domenus ir funkcijas:

• cinko piršto (zinc finger) domenai — dažni eukariotų veiksniai, pvz., SP1 tipo baltymai.
• leucino užtrauktuko (leucine zipper) domenai — leidžia dimerizaciją ir DNR atpažinimą (pvz., AP-1 kompleksas).
• homeobox ir helix-turn-helix domenai — svarbūs raidos metu genų reguliavimui.
• nukleotidų saugantys receptoriai (steroidų receptoriai) — reaguoja į ligandus (pvz., estrogeno, kortizolio receptoriai) ir veikia kaip transkripcijos aktyvatoriai.

Reguliavimo būdai

Transkripcijos veiksniai patiria daugelį post-transliacinių modifikacijų ir reguliavimo mechanizmų:

• Fosforilinimas, acetilinimas, metilinimas — keičia veiksnio aktyvumą, DNR prisijungimo gebėjimą arba sąveikas su kitais baltymais.
• Ligandų prijungimas — tam tikri veiksniai aktyvuojami hormonų ar kitų ligandų bindingo.
• Subcelulinė lokalizacija — kai kurie veiksniai aktyvūs tik branduolyje; jų pernešimą reguliuoja signalinės kaskados.
• Baltymų skilimas arba inhibicija — proteolizė ar inhibitoriniai baltymai gali sumažinti veiksnio koncentraciją arba funkciją.

Reikšmė sveikatai ir ligoms

Netinkamas transkripcijos veiksnių veikimas gali sukelti įvairias ligas:

• Mutacijos transkripcijos veiksmių genuose arba jų reguliuojamose DNR sekose gali sukelti vėžį, vystymosi sutrikimus ir kitas genetines ligas.
• Hormonų receptorių disfunkcija susijusi su endokrininėmis ligomis (pvz., krūties vėžys susijęs su estrogeno receptoriaus signalu).
• Uždegiminiai atsakai dažnai priklauso nuo NF-κB ir kitų transkripcijos veiksnių reguliavimo, todėl jų dysreguliacija prisideda prie autoimuninių ligų ir chroninių uždegimų.

Tyrimo metodai

Keletas dažniausiai naudojamų metodų transkripcijos veiksniams tyrinėti:

• ChIP (chromatinas immunoprecipitation) — nustato, kur konkreti baltymo-DNR sąveika vyksta genomoje.
• EMSA (elektroforezė pagal mobilumą) — tikrina DNR–baltymo sąsajas in vitro.
• Reporterinės genų sistemos — leidžia matuoti, kaip veiksmas ar mutacija veikia genų transkripciją ląstelėje.
• Baltymų masės spektrometrija ir proteomika — atpažįsta post-transliacines modifikacijas ir sąveikas.

Pavyzdžiai

Keletas gerai pažįstamų transkripcijos veiksnių ir jų funkcijų:

• p53 — "genomo sargas": reaguoja į DNR pažeidimus ir gali užkratyti arba inicijuoti ląstelės mirtį, reguliuodamas genų transkripciją.
• NF-κB — tarpininkauja uždegiminiams ir imuninėms reakcijoms.
• Steroidų receptoriai (pvz., estrogeno receptorius) — veikia kaip ligandais aktyvuojami transkripcijos aktyvatoriai, svarbūs vystymuisi ir metabolizmui.

Žodynėlis:

• Promotorius — DNR regionas, į kurį jungiasi RNR polimerazė ir transkripcijos pradžios kompleksas.
• Enhanceris — DNR sekos, kurios gali padidinti geno transkripciją net esant dideliems atstumams nuo promotoriaus.
• Korepresorius — baltymas, mažinantis transkripcijos veiksnio aktyvumą per chromatino modifikacijas.
• Koaktyvatorius — baltymas, didinantis transkripcijos veiksnio aktyvumą, dažnai per histonų modifikacijas.
• DNR jungiantis domenas (DBD) — baltymo dalis, atsakinga už specifišką sąveiką su DNR seka.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra transkripcijos veiksniai?

K: Kaip transkripcijos veiksniai kontroliuoja genų raišką?

K: Kas yra RNR polimerazė?

K: Kas yra DNR jungiantys domenai (DBD)?

K: Kas yra koaktyvatoriai, chromatino pertvarkytojai, histonų acetilazės arba deacetilazės, kinazės ir metilazės?

K: Kodėl koaktyvatoriai, chromatino pertvarkytojai, histonų acetilazės arba deacetilazės, kinazės ir metilazės nėra vadinami transkripcijos veiksniais?

K: Kas yra sekos specifinės DNR rišamasis veiksnys?

Paieška pagal raidę