TRANSKRIPSIYON FAKTÖRÜ: ETKI MEKANIZMASI, TÜRLERI, IŞLEVLERI - BIYOLOJI - 2025

Bir transkripsiyon faktörü , gen transkripsiyonu için gerekli olan düzenleyici bir "aksesuar" proteindir. Transkripsiyon, gen ekspresyonunun ilk adımıdır ve DNA'da bulunan bilgilerin, daha sonra gen ürünlerine yol açmak için işlenen bir RNA molekülüne aktarılmasını içerir.

RNA polimeraz II, çoğu ökaryotik genin transkripsiyonundan sorumlu enzimdir ve bazı küçük RNA'lara ek olarak, daha sonra proteinlere çevrilecek olan haberci RNA'lar üretir. Bu enzim, genel veya bazal transkripsiyon faktörleri olarak bilinen bir tür transkripsiyon faktörünün varlığını gerektirir.

Transkripsiyon faktör türü «Lösin kapanması» (Kaynak: I, Splette, Wikimedia Commons)

Bununla birlikte, bunlar doğada var olan yegane transkripsiyon faktörü değildir, çünkü hem ökaryotlarda hem de prokaryotlarda ve arkelerde dokuya özgü gen transkripsiyonunun düzenlenmesinde rol oynayan "genel olmayan" proteinler vardır ( çok hücreli organizmalar) veya çeşitli uyaranlara yanıt olarak gen aktivitesinin düzenlenmesinde.

Bu transkripsiyon faktörleri oldukça önemli efektörlerdir ve gen ekspresyonunun ana regülasyon kaynağını temsil ettikleri için hemen hemen tüm canlı organizmalarda bulunabilir.

Farklı canlı organizmalardaki farklı transkripsiyon faktörlerinin ayrıntılı çalışmaları, bunların, DNA ile etkileşimden belirli bir bölgenin sorumlu olduğu, diğerlerinin ise uyarıcı veya inhibe edici etkileri ürettiği modüler bir yapıya sahip olduklarını göstermektedir.

Transkripsiyon faktörleri, daha sonra, DNA dizisindeki değişikliklerle ilgisi olmayan, ancak epigenetik değişikliklerle ilgisi olmayan gen ekspresyon modellerinin modellenmesine katılır. Bu değişiklikleri incelemekten sorumlu bilim, epigenetik olarak bilinir.

Hareket mekanizması

İşlevlerini yerine getirebilmek için, transkripsiyon faktörleri, DNA'nın o bölgesinin transkripsiyonunu pozitif veya negatif olarak etkilemek için belirli bir DNA sekansını spesifik olarak tanıyabilmeli ve ona bağlanabilmelidir.

Ökaryotlardaki tüm tip II genlerin transkripsiyonu için temelde aynı olan genel transkripsiyon faktörleri, önce genin promoter bölgesi üzerinde toplanır, böylece polimeraz enziminin konumlandırılmasını ve çiftin "açılmasını" yönlendirir. pervane.

Süreç birkaç ardışık adımda gerçekleşir:

- Genel transkripsiyon faktörü TFIID'nin "TATA kutusu" olarak bilinen gendeki timin (T) ve adenin (A) tekrarlarının bir dizisine bağlanması; bu, diğer proteinlerin promotör bölgeye bağlanması için gerekli olan DNA'nın bozulmasına neden olur.

- Diğer genel faktörlerin (TFIIB, TFIIH, TFIH, TFIIE, TFIIF, vb.) Ve RNA polimeraz II'nin müteakip montajı, transkripsiyon başlatma kompleksi olarak adlandırılan şeyi oluşturur.

- Başlatma kompleksinin salınması, polimerazın TFIIH faktörü tarafından fosforilasyonu ve transkripsiyonun başlangıcı ve transkripsiyon yapılan genin dizisinden bir RNA molekülünün sentezi.

Transkripsiyonun aktivasyonu ve bastırılması

Tartışıldığı gibi, "genel olmayan" transkripsiyon faktörleri, pozitif veya negatif olarak gen ekspresyonunu düzenleyebilir.

etkinleştirme

Bu proteinlerden bazıları, yapısal DNA bağlama alanlarına ek olarak, asidik amino asit kalıntıları, glutamin veya prolin kalıntıları bakımından zengin olan, aktivasyon alanları olarak bilinen diğer motifleri içerir.

Bu aktivasyon alanları, genel transkripsiyon faktörleri kompleksinin elemanları veya doğrudan kompleks ile etkileşime giren ilgili ortak aktifleştirici moleküller ile etkileşime girer. Bu etkileşim ya transkripsiyonel kompleksin birleşiminin uyarılması ya da aktivitesinin artması ile sonuçlanır.

baskı

Çoğu transkripsiyon faktörü, pozitif etkili transkripsiyon faktörlerinin aktivitesine müdahale ederek transkripsiyonu inhibe eder ve bunların uyarıcı etkilerini bloke eder. Pozitif faktörün DNA'ya bağlanmasını bloke ederek veya kromatin yapısını inaktive eden faktörlere etki ederek çalışabilirler.

Diğer inhibe edici faktörler, herhangi bir aktive edici transkripsiyon faktörünün etkisini bloke etmeden, transkripsiyonu doğrudan bloke ederek hareket eder; ve bazal transkripsiyon seviyesini, aktive edici faktörlerin yokluğunda elde edilenden daha da düşük bir seviyeye düşürürler.

Aktivatör proteinler gibi, baskılayıcı faktörler de doğrudan veya dolaylı olarak bazal veya genel transkripsiyon faktörleri ile hareket eder.

Türleri

Çoğu transkripsiyon faktörü, DNA bağlanma alanlarının özelliklerine veya kimliğine göre sınıflandırılsa da, DNA ile doğrudan etkileşime girmeyen ve transkripsiyon faktörleri olarak bilinen, transkripsiyon faktörleri olarak da sınıflandırılan bazıları vardır. "Dolaylı".

Doğrudan transkripsiyon faktörleri

Bunlar en yaygın transkripsiyon faktörleridir. DNA bağlama alanlarına sahiptirler ve DNA'nın spesifik bölgelerine bağlanarak gen ekspresyonunu aktive edebilir veya inhibe edebilirler. Özellikle DNA bağlama alanları ve oligomerizasyon durumları açısından birbirlerinden farklılık gösterirler.

Bu tür faktörün en çok çalışılan ve tanınan aileleri şunlardır:

Helix-Turn-Helix (" helix-turn-helix ", HTH)

Bu, keşfedilecek DNA bağlama alanlarına sahip ilk faktör ailesiydi ve birçok ökaryotik ve prokaryotik proteinde mevcuttur. Tanıma motifi bir a sarmal, bir dönüş ve bir ikinci α sarmalından oluşur.

Dönüş bölgesinde korunmuş glisin alanlarına ve ayrıca HTH ünitesindeki iki sarmalın düzenlenmesini stabilize etmeye yardımcı olan bazı hidrofobik kalıntılara sahiptirler.

homeodomain

Çok sayıda ökaryotik düzenleyici proteinde bulunur. İlk diziler, Drosophila gelişimsel düzenleyici proteinlerde tanındı. Bu alan, uzatılmış bir N-terminal koluna ek olarak DNA'yı bağlamak için bir HTH motifi ve ek bir a-sarmal içerir.

Çinko Parmaklar

Xenopus transkripsiyon faktörü TFIIIA'da keşfedilmişlerdir ve ökaryotik gen düzenlemesinin birçok yönüne katıldıkları gösterilmiştir. Farklılaşma ve büyüme sinyalleri ile uyarılan proteinlerde, proto-onkojenlerde ve bazı genel transkripsiyon faktörlerinde bulunurlar.

Çeşitli sistein ve histidin kalıntıları içeren 30 kalıntı çinko parmak motifinin parti tekrarlarının varlığı ile karakterize edilirler.

Steroid reseptörleri

Bu aile, hormon bağlanması için bir alana sahip olmanın yanı sıra, bir DNA bağlama alanına sahip olan ve genellikle transkripsiyon aktivatörleri olarak işlev gören önemli düzenleyici proteinleri içerir.

Bağlanma alanları, bunlardan 8'i korunmuş sistein kalıntısı olan 70 kalıntı içerir. Bazı yazarlar, iki set dört sistein varlığı göz önüne alındığında, bu faktörlerin bir çift çinko parmak oluşturabileceğini düşünmektedir.

Lösin kapanması ve sarmal döngü sarmal (" sarmal döngü sarmal" )

Bu transkripsiyon faktörleri, bir heterodimerin oluşumu ile farklılaşma ve gelişme ve işlevde rol oynar. Lösin kapanma alanı, çeşitli ökaryotik proteinlerde gözlenir ve iki alt alanla karakterize edilir: dimerizasyona aracılık eden lösin kapanması ve DNA bağlanması için temel bir bölge.

Β yaprak motifleri

Esas olarak ökaryotik faktörlerde bulunurlar ve antiparalel β-tabakalarıyla DNA'ya bağlanarak ayırt edilirler.

Dolaylı transkripsiyon faktörleri

Bu tür bir transkripsiyon faktörü, gen ekspresyonu üzerindeki düzenleyici etkilerini, DNA ile doğrudan etkileşim yoluyla değil, DNA ile etkileşime giren diğer transkripsiyon faktörleriyle protein-protein etkileşimleri yoluyla gösterir. Bu nedenle "dolaylı" olarak adlandırılırlar.

İlk tarif edilecek olan, hücreler bu virüs ile enfekte olduğunda faktör Oct-1'e bağlanan ve belirli bir genin transkripsiyonunu uyaran VP16 olarak bilinen herpes simpleks virüsünün (HSV) trans-aktivatörüdür.

Bu türden faktörler, DNA'ya bağlananlar gibi, gen transkripsiyonunu aktive edebilir veya baskılayabilir, bu nedenle sırasıyla "ortak aktifleştiriciler" ve "çekirdek baskılayıcılar" olarak adlandırılırlar.

düzenleme

Bu proteinler iki seviyede düzenlenebilir: sentezlerinde ve farklı değişkenlere ve çoklu durumlara bağlı olan aktivitelerinde.

Sentezin düzenlenmesi

Sentezinin düzenlenmesi, belirli transkripsiyon faktörlerinin dokuya özgü ekspresyonu ile ilgili olabilir. Bunun bir örneği, sadece iskelet kası hücrelerinde sentezlenen ve farklılaşmamış fibroblast öncüllerinin farklılaşması için gerekli olan MyoD faktörü olabilir.

Sentezin düzenlenmesi temelde spesifik hücre tiplerinde ve dokularda gen ekspresyonunun kontrolü için kullanılsa da, yanıta katılan genlerin indüksiyonunda yer alan faktörlerin sentezi de düzenlendiği için bu tek yol değildir. çeşitli uyaranlara.

Faaliyetin düzenlenmesi

Transkripsiyon faktörleri için bir başka düzenleyici mekanizma, belirli bir faktörün aktivitesi üzerinde pozitif veya negatif etkiler uygulayan önceden var olan diğer transkripsiyon faktörlerinin aktivasyonu ile ilgili olan aktivitelerinin düzenlenmesidir.

Bu "ikincil" faktörlerin aktivasyonu genellikle diğerleri arasında ligand bağlanması, protein-protein etkileşimlerindeki değişiklikler, fosforilasyon gibi farklı mekanizmalar yoluyla gerçekleşir.

Roller ve önemi

Transkripsiyon faktörleri, embriyonik gelişim, büyüme ve farklılaşma, hücre döngüsünün kontrolü, dalgalanan çevresel koşullara adaptasyon, hücre ve dokuya özgü protein sentez modellerinin sürdürülmesi gibi çok çeşitli süreçlere katılır.

Örneğin bitkilerde, savunmada ve farklı stres türlerine tepki olaylarında önemli işlevleri vardır. Hayvanlarda osteogenezin, transkripsiyon faktörlerinin yanı sıra farklı hücre hatlarının diğer birçok farklılaşma süreci tarafından kontrol edildiği belirlenmiştir.

Bu proteinlerin organizmalardaki önemi düşünüldüğünde, bu düzenleyici unsurlardaki değişikliklerin ciddi patolojik değişikliklere neden olacağını düşünmek alışılmadık bir durum değildir.

İnsanlar söz konusu olduğunda, transkripsiyon faktörleriyle ilişkili patolojiler, gelişimsel bozukluklar (örneğin, transkripsiyon faktörlerinin inaktivasyonuna neden olan mutasyonlardan dolayı), hormonal yanıtta bozukluklar veya kanserler olabilir.

Referanslar

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Temel Hücre Biyolojisi. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Iwafuchi-doi, M. ve Zaret, KS (2014). Hücre yeniden programlamasında öncü transkripsiyon faktörleri. Genes & Development, 28, 2679–2692.
3. Latchman, D. (1997). Transkripsiyon Faktörleri: Genel Bakış. Int J. Biochem. Hücre. Biol., 29 (12), 1305-1312.
4. Latchman, DS (2007). Transkripsiyon faktörleri. Yaşam Bilimleri Ansiklopedisi, 1-5.
5. Marie, PJ (2008). Osteoblastogenezi kontrol eden transkripsiyon faktörleri. Biyokimya ve Biyofizik Arşivleri, 473, 98-105.
6. Pabo, C. ve Sauer, RT (1992). Transkripsiyon Faktörleri: Yapısal Aileler ve DNA Tanıma İlkeleri. Annu. Rev., 61,1053-1095.
7. Singh, KB, Foley, RC ve Oñate-sánchez, L. (2002). Bitki savunmasında transkripsiyon faktörleri ve stres yanıtları. Bitki Biyolojisinde Güncel Görüş, 5, 430-436.