Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

16.4: Регуляція генів транскрипції еукаріотичної

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    1888

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Навички для розвитку

    • Обговорити роль транскрипційних факторів у регуляції генів
    • Поясніть, як підсилювачі та репресори регулюють експресію гена

    Як і прокаріотичні клітини, транскрипція генів у еукаріотів вимагає дії РНК-полімерази для зв'язування з послідовністю вище за течією гена, щоб ініціювати транскрипцію. Однак, на відміну від прокаріотичних клітин, еукаріотична РНК-полімераза вимагає інших білків або факторів транскрипції для полегшення ініціації транскрипції. Фактори транскрипції - це білки, які зв'язуються з послідовністю промоторів та іншими регуляторними послідовностями для контролю транскрипції гена-мішені. РНК-полімераза сама по собі не може ініціювати транскрипцію в еукаріотичних клітині. Фактори транскрипції повинні спочатку зв'язуватися з областю промотора і набирати РНК-полімеразу на сайт для встановлення транскрипції.

    Посилання на навчання

    Перегляньте процес транскрипції - створення РНК з шаблону ДНК - на цьому сайті.

    Промоутер та машини транскрипції

    Гени організовані, щоб полегшити контроль експресії генів. Область промоутера знаходиться відразу вище за течією послідовності кодування. Ця область може бути короткою (всього кілька нуклеотидів в довжину) або досить довгою (сотні нуклеотидів завдовжки). Чим довше промотор, тим більше вільного місця для зв'язування білків. Це також додає більше контролю процесу транскрипції. Довжина промотора є ген-специфічною і може різко відрізнятися між генами. Отже, рівень контролю експресії генів також може досить різко відрізнятися між генами. Мета промоутера полягає в зв'язуванні факторів транскрипції, які контролюють ініціацію транскрипції.

    У регіоні промоутера, лише вище за течією сайту початку транскрипції, знаходиться вікно TATA. Ця коробка є просто повторенням тиміну і аденініндинуклеотидів (буквально повторює ТАТА). РНК-полімераза зв'язується з комплексом ініціації транскрипції, дозволяючи транскрипції відбуватися. Щоб ініціювати транскрипцію, фактор транскрипції (TFIID) є першим, хто зв'язується з коробкою TATA. Прив'язка TFIID набирає інші фактори транскрипції, включаючи TFIIB, TFIIE, TFIIF та TFIIH, до ящика TATA. Після того, як цей комплекс буде зібраний, РНК-полімераза може зв'язуватися з його послідовністю вище за течією. При зв'язці разом з факторами транскрипції РНК-полімераза фосфорилюється. Це звільняє частину білка з ДНК для активації комплексу ініціації транскрипції і ставить РНК-полімеразу в правильну орієнтацію, щоб почати транскрипцію; ДНК-згинальний білок приносить підсилювач, який може бути досить віддалений від гена, контактуючи з факторами транскрипції і медіатором білки (рис.\(\PageIndex{1}\)).

    Експресія генів еукаріотів контролюється промотором, безпосередньо сусіднім з геном, і підсилювачем далеко вище за течією. ДНК складається над собою, приносячи підсилювач поруч з промотором. Фактори транскрипції та протеїни-медіатори затиснуті між промотором і енхансером. Короткі послідовності ДНК всередині енхансера, звані дистальними контрольними елементами, пов'язують активатори, які, в свою чергу, пов'язують транскрипційні фактори і білки медіаторів, пов'язані з промотором. РНК-полімераза пов'язує комплекс, дозволяючи почати транскрипцію. Різні гени мають підсилювачі з різними дистальними контрольними елементами, що дозволяють диференціально регулювати транскрипцію.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Enhancer - це послідовність ДНК, яка сприяє транскрипції. Кожен підсилювач складається з коротких послідовностей ДНК, які називаються дистальними елементами управління. Активатори, пов'язані з дистальними контрольними елементами, взаємодіють з білками-медіаторами і факторами транскрипції. Два різних гени можуть мати однаковий промотор, але різні дистальні контрольні елементи, що дозволяє диференціальну експресію генів.

    На додаток до загальних факторів транскрипції, інші фактори транскрипції можуть зв'язуватися з промотором для регулювання транскрипції генів. Ці транскрипційні фактори зв'язуються з промоторами певного набору генів. Вони не є загальними факторами транскрипції, які зв'язуються з кожним промоторним комплексом, але набираються до певної послідовності на промоторі конкретного гена. У клітині є сотні факторів транскрипції, кожен з яких зв'язується конкретно з певним мотивом послідовності ДНК. Коли транскрипційні фактори зв'язуються з промотором тільки вище за течією закодованого гена, його називають цис-діючим елементом, оскільки він знаходиться на тій же хромосомі безпосередньо поруч з геном. Область, з якою зв'язується певний фактор транскрипції, називається сайтом зв'язування фактора транскрипції. Фактори транскрипції реагують на подразники навколишнього середовища, які змушують білки знаходити свої місця зв'язування та ініціювати транскрипцію гена, який необхідний.

    Підсилювачі та транскрипція

    У деяких еукаріотичних генах є регіони, які допомагають збільшити або посилити транскрипцію. Ці регіони, які називаються підсилювачами, не обов'язково близькі до генів, які вони підсилюють. Вони можуть бути розташовані вище за течією гена, в області кодування гена, нижче за течією гена, або можуть бути тисячі нуклеотидів.

    Регіони Enhancer - це зв'язкові послідовності, або сайти, для факторів транскрипції. При зв'язуванні білка, що згинає ДНК, змінюється форма ДНК (рис.\(\PageIndex{1}\)). Ця зміна форми дозволяє взаємодіяти активаторів, пов'язаних з підсилювачами, з факторами транскрипції, пов'язаними з промоторною областю та РНК-полімеразою. Тоді як ДНК, як правило, зображується як пряма лінія в двох вимірах, вона насправді є тривимірним об'єктом. Тому нуклеотидна послідовність тисяч нуклеотидів може складатися і взаємодіяти з певним промотором.

    Вимкнення генів: транскрипційні репресори

    Як і прокаріотичні клітини, еукаріотичні клітини також мають механізми запобігання транскрипції. Транскрипційні репресори можуть зв'язуватися з промотором або енхансером областей і блокувати транскрипцію. Як і активатори транскрипції, репресори реагують на зовнішні подразники, щоб запобігти зв'язуванню активуючих факторів транскрипції.

    Резюме

    Щоб розпочати транскрипцію, загальні фактори транскрипції, такі як TFIID, TFIIH та інші, повинні спочатку зв'язатися з коробкою TATA і набирати РНК-полімеразу в це місце. Прив'язка додаткових регуляторних факторів транскрипції до цис-діючих елементів або збільшить, або запобіжить транскрипцію. На додаток до послідовностей промоторів, області підсилювача допомагають збільшити транскрипцію. Підсилювачі можуть бути вище за течією, нижче за течією, всередині самого гена або на інших хромосомах. Фактори транскрипції зв'язуються з підсилювачем регіонів для збільшення або запобігання транскрипції.

    Глосарій

    cis -діючий елемент
    сайти зв'язування факторів транскрипції всередині промотора, які регулюють транскрипцію гена, прилеглого до нього
    підсилювач
    сегмент ДНК, який знаходиться вище за течією, нижче за течією, можливо, тисячі нуклеотидів, або на іншій хромосомі, що впливають на транскрипцію конкретного гена
    транс-діючий елемент
    сайт зв'язування фактора транскрипції, знайдений поза промотором або на іншій хромосомі, що впливає на транскрипцію конкретного гена
    сайт зв'язування фактора транскрипції
    послідовність ДНК, з якою зв'язується транскрипційний фактор