Бардык организмдерде (айрым вирустарды кошпогондо) генетикалык материалды ишке ашыруу ДНК-РНК-белок системасына ылайык ишке ашат. Биринчи этапта маалымат бир нуклеин кислотасынан экинчисине кайра жазылат (транскрипцияланат). Бул процессти жөнгө салуучу белоктор транскрипция факторлору деп аталат.
Транскрипция деген эмне
Транскрипция – бул ДНК шаблонуна негизделген РНК молекуласынын биосинтези. Бул нуклеиндик кислоталарды түзгөн кээ бир азоттук негиздердин комплементардуулугунун аркасында мүмкүн болот. Синтез адистештирилген ферменттер - РНК полимеразалар тарабынан ишке ашырылат жана көптөгөн жөнгө салуучу белоктор тарабынан башкарылат.
Бүт геном дароо транскрипцияланбайт, анын транскриптон деп аталган белгилүү бир бөлүгү гана. Акыркысы промоторду (РНК полимеразанын жабышуучу жери) жана терминаторду (синтездин аяктоосун активдештирүүчү ырааттуулук) камтыйт.
Прокариоттук транскриптон – бир нече структуралык гендерден (цистрондон) турган оперон. Анын негизинде полицистрондук РНК синтезделет,функционалдык жактан байланышкан белоктордун тобунун аминокислота ырааттуулугу жөнүндө маалыматты камтыган. Эукариоттук транскриптондо бир гана ген бар.
Транскрипция процессинин биологиялык ролу калып РНК ырааттуулугун түзүү болуп саналат, анын негизинде рибосомаларда белок синтези (трансляция) ишке ашырылат.
РНК синтези прокариоттордо жана эукариоттордо
РНК синтезинин схемасы бардык организмдер үчүн бирдей жана 3 этапты камтыйт:
- Инициация – полимеразанын промоторго кошулушу, процесстин активдешүүсү.
- Узартуу - нуклеотиддик чынжырдын 3'ден 5'ге чейинки багытта узартылышы, ДНК мономерлерине комплементарлык тандалып алынган азоттуу негиздер ортосундагы фосфодиэфирдик байланыштардын жабылышы менен аяктайт.
- Токтотуу - синтез процессинин бүтүшү.
Прокариоттордо РНКнын бардык түрлөрү беш протомерден (β, β', ω жана эки α суббирдиктен) турган бир РНК полимераза аркылуу транскрипцияланат, алар чогуу рибонуклеотиддердин чынжырын көбөйтүүгө жөндөмдүү өзөк-ферментти түзүшөт.. Кошумча σ бирдиги да бар, ансыз полимеразанын промоторго кошулуусу мүмкүн эмес. Өзөктүн комплекси менен сигма фактору холофермент деп аталат.
σ суббирдиги дайыма ядро менен байланышта болбогонуна карабастан, ал РНК полимеразанын бир бөлүгү болуп эсептелет. Диссоциацияланган абалда сигма голоферменттин курамында гана промотор менен байланыша албайт. Инициациялоо аяктагандан кийин, бул протомер өзөктөн бөлүнүп, анын ордун узартуу фактору алат.
Функцияпрокариоттор котормо жана транскрипция процесстеринин айкалышы. Рибосомалар дароо синтезделе баштаган РНКга кошулуп, аминокислота чынжырын курат. Транскрипция терминатор чөлкөмүндө чачтын түзүлүшүнүн пайда болушуна байланыштуу токтойт. Бул этапта ДНК-полимераз-РНК комплекси бузулат.
Эукариоттук клеткаларда транскрипция үч фермент тарабынан ишке ашырылат:
- РНК полимераза l – 28S жана 18S-рибосомалык РНКны синтездейт.
- РНК полимераза ll – белокторду жана майда ядролук РНКларды коддоочу гендерди транскрипциялайт.
- РНК полимераза lll - тРНКнын жана 5S рРНКнын (рибосомалардын кичинекей суббирдиги) синтезине жооптуу.
Бул ферменттердин бири да промотор менен өз ара аракеттенүүнү камсыз кылган белгилүү бир протеиндердин катышуусусуз транскрипцияны баштоого жөндөмдүү эмес. Процесстин маңызы прокариоттордогудай эле, бирок ар бир этап көп сандагы функционалдык жана жөнгө салуучу элементтердин, анын ичинде хроматинди модификациялоочу элементтердин катышуусу менен алда канча татаал. Инициация стадиясында эле жүзгө жакын протеин, анын ичинде бир катар транскрипция факторлору катышат, ал эми бактерияларда промотор менен байланышуу үчүн бир сигма суббирдиги жетиштүү жана кээде активатордун жардамы керек болот.
Белоктун ар кандай түрлөрүнүн биосинтезиндеги транскрипциянын биологиялык ролунун эң маанилүү салымы гендердин окуусун көзөмөлдөө үчүн катуу системанын зарылдыгын аныктайт.
Транскрипциялык жөнгө салуу
Эч бир клеткада генетикалык материал толугу менен ишке ашпайт: гендердин бир бөлүгү гана транскрипцияланат, калгандары активдүү эмес. Бул комплекстин аркасында мүмкүнкайсы ДНК сегменттеринен жана кандай санда РНК тизмеги синтезделе турганын аныктоочу жөнгө салуучу механизмдер.
Бир клеткалуу организмдерде гендердин дифференциалдык активдүүлүгү адаптациялык мааниге ээ болсо, көп клеткалуу организмдерде бир геномдун негизинде ткандардын ар кандай түрлөрү пайда болгондо эмбриогенез жана онтогенез процесстерин да аныктайт.
Гендин экспрессиясы бир нече деңгээлде көзөмөлдөнөт. Эң маанилүү кадам - бул транскрипцияны жөнгө салуу. Бул механизмдин биологиялык мааниси клетка же организм үчүн зарыл болгон ар кандай протеиндердин белгилүү бир учурун сактап калуу болуп саналат.
РНКны ядродон цитоплазмага иштетүү, которуу жана ташуу сыяктуу башка деңгээлдердеги биосинтездин туураланышы бар (акыркысы прокариоттордо жок). Оң жөнгө салынганда, бул системалар транскрипциянын биологиялык мааниси болгон активдештирилген гендин негизинде протеинди өндүрүү үчүн жооптуу болушат. Бирок, ар кандай этапта чынжыр токтотулушу мүмкүн. Эукариоттордогу кээ бир жөнгө салуучу өзгөчөлүктөр (альтернативдик промоторлор, сплайсинг, полиаденелляция участокторунун модификациясы) бирдей ДНК ырааттуулугуна негизделген белок молекулаларынын ар кандай варианттарынын пайда болушуна алып келет.
РНКнын пайда болушу белок биосинтезине баруучу жолдогу генетикалык маалыматты декоддоодогу биринчи кадам болгондуктан, транскрипция процессинин клетканын фенотипин өзгөртүүдөгү биологиялык ролу кайра иштетүүнү же которууну жөнгө салууга караганда алда канча маанилүү..
Белгилүү гендердин активдүүлүгүн аныктоопрокариоттордо да, эукариоттордо да инициация стадиясында ДНКнын жөнгө салуучу аймактарын жана транскрипция факторлорун (ТФ) камтыган спецификалык алмаштыргычтардын жардамы менен пайда болот. Мындай өчүргүчтөрдүн иштеши автономдуу эмес, башка уюлдук системалардын катуу көзөмөлүндө. РНК синтезинин спецификалык эмес жөнгө салуу механизмдери да бар, алар инициациянын, узаруунун жана токтотуунун нормалдуу өтүшүн камсыз кылат.
Транскрипция факторлорунун түшүнүгү
Геномдун жөнгө салуучу элементтеринен айырмаланып, транскрипция факторлору химиялык белок болуп саналат. ДНКнын белгилүү аймактары менен байланышып, алар транскрипция процессин активдештирип, бөгөттөп, тездетип же жайлатышы мүмкүн.
Өндүрүлгөн эффектке жараша прокариоттор менен эукариоттордун транскрипция факторлорун эки топко бөлүүгө болот: активаторлор (РНК синтезинин интенсивдүүлүгүн баштоочу же күчөтүүчү) жана репрессорлор (процессти басуучу же бөгөт коюучу). Учурда ар кандай организмдерден 2000ден ашык TF табылган.
Прокариоттордогу транскрипциялык жөнгө салуу
Прокариоттордо РНК синтезин башкаруу негизинен инициация стадиясында ТФнын транскриптондун белгилүү бир аймагы менен өз ара аракеттенүүсүнүн натыйжасында ишке ашат - оператордун жанында жайгашкан (кээде аны менен кесилишкен) жана, чындыгында, жөнгө салуучу белок (активатор же репрессор) үчүн конуу сайты болуп саналат. Бактериялар гендерди дифференциалдык башкаруунун дагы бир жолу менен мүнөздөлөт - промоторлордун ар кандай топторуна арналган альтернативалуу σ-субъектилердин синтези.
Жарым-жартылай оперондук туюнтмаузартуу жана токтотуу стадияларында жөнгө салынышы мүмкүн, бирок ДНКны байланыштырган ТФнын эсебинен эмес, РНК полимераза менен өз ара аракеттенген белоктордун эсебинен. Буларга Gre протеиндери жана антитерминатор факторлору Nus жана RfaH кирет.
Прокариоттордогу транскрипциянын узартылышына жана бүтүшүнө белоктордун параллелдүү синтези белгилүү түрдө таасир этет. Эукариоттордо бул процесстердин өзү да, транскрипция жана которуу факторлору да мейкиндик боюнча бөлүнгөн, демек, алар функционалдык жактан байланышпайт.
Активаторлор жана репрессорлор
Прокариоттордун инициация стадиясында транскрипцияны жөнгө салуунун эки механизми бар:
- позитивдүү - активатор протеиндер тарабынан ишке ашырылат;
- терс - репрессорлор тарабынан башкарылат.
Фактор позитивдүү жөнгө салынганда, фактордун операторго тиркелиши генди активдештирет, ал эми терс болгондо, тескерисинче, өчүрөт. Регулятивдик протеиндин ДНК менен байланышуу жөндөмү лиганддын жабышуусунан көз каранды. Акыркысынын ролун адатта төмөнкү молекулярдык клеткалык метаболиттер ойнойт, алар бул учурда коактиваторлор жана корпрессорлор катары иштешет.
Репрессордун аракет механизми промоутер менен оператордун аймактарынын бири-бирине дал келишине негизделген. Мындай түзүлүштөгү оперондордо протеин факторунун ДНКга кошулушу РНК полимеразанын конуучу жеринин бир бөлүгүн жаап, анын транскрипцияны баштоосуна жол бербейт.
Активаторлор РНК полимеразалары тарабынан начар таанылган же эритүү кыйын (өзүнчө спираль жипчелери) начар, төмөн функционалдуу промоторлордо иштешет. Транскрипцияны баштоо үчүн ДНК талап кылынат). Операторго кошулуу менен протеин фактору полимераза менен өз ара аракеттенип, инициациянын ыктымалдуулугун кыйла жогорулатат. Активаторлор транскрипциянын интенсивдүүлүгүн 1000 эсе жогорулата алышат.
Кээ бир прокариоттук ТФ промотерге карата оператордун жайгашкан жерине жараша активатордун да, репрессордун да ролун аткарышы мүмкүн: эгерде бул аймактар бири-бирине дал келсе, фактор транскрипцияга бөгөт коёт, антпесе триггер болот.
| Факторго карата лиганддык функция | Лиганд абалы | Терс жөнгө салуу | Позитивдүү жөнгө салуу |
| ДНКдан бөлүнүүнү камсыздайт | Кошулуу | Репрессор протеинди алып салуу, генди активдештирүү | Активатор протеинди алып салуу, генди өчүрүү |
| ДНКга фактор кошот | Жок кылуу | Репрессорду алып салуу, транскрипцияны кошуу | Активаторду алып салуу, транскрипцияны өчүрүү |
Терс жөнгө салууну E. coli бактериясынын триптофан оперонунун мисалында кароого болот, ал оператордун промоторлордун ырааттуулугунда жайгашкан жери менен мүнөздөлөт. Репрессор белок эки триптофан молекуласынын тиркөөсүнөн активдешет, алар ДНКны байланыштырган домендин бурчун өзгөртүп, кош спиралдын негизги оюгуна кире алышат. Триптофандын аз концентрациясында репрессор өзүнүн лигандын жоготуп, кайра аракетсиз болуп калат. Башкача айтканда, транскрипциянын башталышынын жыштыгыметаболиттин көлөмүнө тескери пропорционалдуу.
Кээ бир бактериялык оперондор (мисалы, лактоза) оң жана терс жөнгө салуу механизмдерин айкалыштырат. Мындай система туюнтууну рационалдуу башкаруу үчүн бир сигнал жетишсиз болгондо зарыл. Ошентип, лактоза оперону клеткага ташыган ферменттерди коддойт, анан глюкозага караганда рентабелдүү альтернативдүү энергия булагы болгон лактозаны талкалайт. Демек, акыркысынын аз концентрациясында гана САП белок ДНК менен байланышып, транскрипцияны баштайт. Бирок, бул лактозанын катышуусунда гана максатка ылайыктуу, анын жоктугу лак репрессорунун активдешине алып келет, ал активатор протеиндин функционалдык формасы болгон учурда да полимеразанын промоутерге жетүүсүн бөгөттөйт.
Бактериялардагы оперондук түзүлүштөн улам бир нече гендер бир жөнгө салуучу аймак жана 1-2 ТФ тарабынан башкарылат, ал эми эукариоттордо бир ген көп сандагы жөнгө салуучу элементтерге ээ, алардын ар бири башка көптөгөн элементтерге көз каранды. факторлор. Бул татаалдык эукариоттордун жана өзгөчө көп клеткалуу организмдердин жогорку уюшкандык деңгээлине туура келет.
Эукариоттордогу мРНК синтезин жөнгө салуу
Эукариоттук гендин экспрессиясын башкаруу эки элементтин биргелешкен аракети менен аныкталат: протеин транскрипциясынын фактылары (TF) жана промотордун жанында, андан бир топ жогору, интрондордо же андан кийин жайгаша турган жөнгө салуучу ДНК ырааттуулугу. ген (толук маанисинде ген эмес, коддоочу аймакты билдирет).
Кээ бир аймактар которгучтун милдетин аткарса, башкалары иштешпейттүздөн-түз ТФ менен, бирок ДНК молекуласына транскрипциялык активдештирүү процесси менен коштолгон цикл сымал структураны түзүү үчүн зарыл болгон ийкемдүүлүктү берет. Мындай аймактар аралыктар деп аталат. Бардык жөнгө салуучу тизмектер промотер менен бирге генди көзөмөлдөө аймагын түзөт.
Белгилей кетчү нерсе, транскрипция факторлорунун аракети генетикалык экспрессиянын татаал көп деңгээлдүү жөнгө салуунун бир бөлүгү гана болуп саналат, мында пайда болгон векторго көп сандагы элементтер кошулуп, РНКнын акыры геномдун белгилүү бир аймагынан синтезделет.
Ядролук клеткадагы транскрипцияны башкаруунун кошумча фактору болуп хроматиндин структурасынын өзгөрүшү саналат. Бул жерде жалпы жөнгө салуу (гетерохроматин жана эухроматин аймактарынын бөлүштүрүлүшү менен камсыз кылынат) жана белгилүү бир ген менен байланышкан жергиликтүү жөнгө салуу да бар. Полимеразанын иштеши үчүн ДНКнын кысылышынын бардык деңгээлдери, анын ичинде нуклеосома да жок кылынышы керек.
Эукариоттордогу транскрипция факторлорунун көп түрдүүлүгү регуляторлордун көп саны менен байланышкан, аларга күчөткүчтөр, үн баскычтар (күчөткүчтөр жана үн баскычтар), ошондой эле адаптер элементтери жана изоляторлор кирет. Бул жерлер генге жакын да, бир топ аралыкта да жайгашышы мүмкүн (50 миң б.п. чейин).
Жаксартуулар, үн чыгаргычтар жана адаптер элементтери
Күчөтүүчүлөр - жөнгө салуучу протеин менен өз ара аракеттенгенде транскрипцияны ишке ашырууга жөндөмдүү кыска ырааттуу ДНК. Күчөткүчтүн гендин промотордук аймагына жакындашуусуДНКнын илмек сымал түзүлүшүнүн пайда болушунун эсебинен ишке ашырылат. Активаторду күчөткүчкө байланыштыруу же инициатордук комплекстин чогулушун стимулдайт же полимеразанын узартылышына жардам берет.
Күчүртүүчү татаал түзүлүшкө ээ жана ар биринин өзүнүн жөнгө салуучу протеинге ээ болгон бир нече модулдук сайттардан турат.
Тыюу салгычтар – бул транскрипция мүмкүнчүлүгүн басуучу же толугу менен жокко чыгарган ДНК аймактары. Мындай өчүргүчтүн иштөө механизми азырынча белгисиз. Гипотезаланган методдордун бири - бул ДНКнын чоң аймактарын SIR тобунун атайын протеиндеринин басып алуусу, алар инициация факторлоруна кирүүгө бөгөт коюу. Бул учурда, үн чыгаргычтан бир нече миң базалык жуптун ичинде жайгашкан бардык гендер өчүрүлөт.
Адаптер элементтери аларга туташкан ТФ менен айкалышта стероиддик гормондорго, циклдик AMP жана глюкокортикоиддерге тандалма жооп берген генетикалык өчүргүчтөрдүн өзүнчө классын түзөт. Бул жөнгө салуучу блок клетканын жылуулук соккусуна, металлдардын жана айрым химиялык кошулмалардын таасирине жооп берет.
ДНКны башкаруу аймактарынын арасында элементтердин дагы бир түрү - изоляторлор айырмаланат. Бул транскрипция факторлорунун алыскы гендерге таасир этишине жол бербөөчү белгилүү ырааттуулуктар. Изоляторлордун аракетинин механизми азырынча тактала элек.
Эукариоттук транскрипция факторлору
Эгерде бактериялардагы транскрипция факторлору жөндөөчү гана функцияга ээ болсо, анда ядролук клеткаларда фондун башталышын камсыз кылган, бирок ошол эле учурда түздөн-түз байланышка көз каранды болгон ТФнын бүтүндөй тобу бар. ДНКны жөнгө салуучу белоктор. Эукариоттордогу акыркыларынын саны жана ар түрдүүлүгү абдан чоң. Ошентип, адамдын денесинде белоктун транскрипция факторлорун коддоочу тизмектердин үлүшү геномдун болжол менен 10% түзөт.
Бүгүнкү күнгө чейин эукариоттук ТФлар, ошондой эле генетикалык коммутаторлордун иштөө механизмдери жакшы түшүнүлө элек, алардын түзүлүшү бактериялардагы оң жана терс жөнгө салуу моделдерине караганда алда канча татаал. Акыркысынан айырмаланып, ядролук клетканын транскрипция факторлорунун активдүүлүгүнө бир-эки эмес, ондогон, ал тургай жүздөгөн сигналдар таасир этет, алар бири-бирин өз ара бекемдеп, алсыратып же жокко чыгара алат.
Бир жагынан, белгилүү бир гендин активдештирүү транскрипция факторлорунун бүтүндөй тобун талап кылат, бирок экинчи жагынан, каскад механизми менен бир нече гендердин экспрессиясын баштоо үчүн бир регулятивдик белок жетиштүү болушу мүмкүн. Бул бүтүндөй система ар кандай булактардан (тышкы да, ички да) сигналдарды иштетип, акыркы натыйжага плюс же минус белгиси менен эффекттерин кошкон татаал компьютер.
Эукариоттордогу регулятивдик транскрипция факторлору (активаторлор жана репрессорлор) бактериялардагыдай оператор менен өз ара аракеттенишпейт, бирок ДНКнын үстүнө чачырап кеткен башкаруу участоктору менен жана ортомчулар аркылуу инициацияга таасир этет, алар ортомчу белоктор, инициация комплексинин факторлору боло алат. жана хроматиндин түзүлүшүн өзгөртүүчү ферменттер.
Инициацияга чейинки комплекске кирген кээ бир TFтерди кошпогондо, бардык транскрипция факторлорунун айырмалоочу ДНКны байланыштыруучу домени бар.аларды транскрипциянын нормалдуу өтүшүн камсыз кылган же аны жөнгө салууда ортомчу катары кызмат кылган көптөгөн башка белоктордон.
Акыркы изилдөөлөр эукариоттук ТФлар транскрипциянын башталышына гана эмес, ошондой эле узартылышына да таасирин тийгизерин көрсөттү.
Түрдүүлүк жана классификация
Эукариоттордо белоктун транскрипция факторлорунун 2 тобу бар: базалдык (башкача жалпы же негизги деп аталат) жана жөнгө салуучу. Биринчилери промоутерлерди таануу жана демилгеге чейинки комплексти түзүү үчүн жооптуу. Транскрипцияны баштоо үчүн керек. Бул топ клеткада ар дайым бар жана гендердин дифференциалдык экспрессиясына таасир этпеген бир нече ондогон протеиндерди камтыйт.
Базалдык транскрипция факторлорунун комплекси функциясы боюнча бактериялардагы сигма суббирдигине окшош курал, болгону татаалыраак жана бардык түрдөгү промоторлор үчүн ылайыктуу.
Башка түрдөгү факторлор жөнгө салуучу ДНК тизмеги менен өз ара аракеттенүү аркылуу транскрипцияга таасир этет. Бул ферменттер генге мүнөздүү болгондуктан, алардын саны абдан көп. Белгилүү бир гендердин аймактары менен байланышып, алар айрым белоктордун секрециясын көзөмөлдөйт.
Эукариоттордогу транскрипция факторлорунун классификациясы үч принципке негизделген:
- аракет механизми;
- иштөө шарттары;
- ДНКны байланыштыруучу домендин структурасы.
Биринчи өзгөчөлүгү боюнча факторлордун 2 классы бар: базалдык (промотор менен өз ара аракеттенүү) жана жогорку агымдагы аймактарга байланышуу (гендин жогору жагында жайгашкан жөнгө салуучу аймактар). Бул түрүклассификация негизинен ТФнын жалпы жана өзгөчө деп функционалдык бөлүнүшүнө туура келет. Кошумча активдештирүүнүн зарылдыгына жараша жогорудагы факторлор 2 топко бөлүнөт.
Иштөө өзгөчөлүктөрү боюнча, түзүүчү ТФлар (ар кандай клеткада дайыма болот) жана индукциялуу (клетканын бардык түрлөрүнө мүнөздүү эмес жана белгилүү активдештирүү механизмдерин талап кылышы мүмкүн) болуп бөлүнөт. Экинчи топтун факторлору өз кезегинде клеткага мүнөздүү (онтогенезге катышат, катуу экспрессиялык башкаруу менен мүнөздөлөт, бирок активдештирүүнү талап кылбайт) жана сигналга көз каранды болуп бөлүнөт. Акыркылар активдештирүүчү сигналдын түрүнө жана иштөө режимине жараша айырмаланат.
Белок транскрипциясынын факторлорунун структуралык классификациясы абдан кеңири жана 6 суперклассты камтыйт, алар көптөгөн класстарды жана үй-бүлөлөрдү камтыйт.
Иштөө принциби
Базалдык факторлордун иштеши – бул инициация комплексинин түзүлүшү жана транскрипциянын активдешүүсү менен түрдүү суббирдиктердин каскаддык жыйындысы. Чынында, бул процесс активатор протеининин ишинин акыркы кадамы.
Конкреттүү факторлор транскрипцияны эки этап менен жөнгө салат:
- инициация комплексинин монтажы;
- өндүрүштүү узартууга өтүү.
Биринчи учурда, спецификалык ТФнын иши хроматиндин биринчилик кайра түзүлүшүнө, ошондой эле активдештирүүгө алып келген медиаторду, полимеразаны жана промоутерге базалдык факторлорду тартууга, ориентациялоого жана модификациялоого чейин төмөндөйт. транскрипциянын. Сигнал берүүнүн негизги элементи медиатор болуп саналат - 24 суббирдиктин комплексижөнгө салуучу протеин менен РНК полимеразанын ортосунда ортомчу катары. Өз ара аракеттенүү ырааттуулугу ар бир ген жана ага тиешелүү фактор үчүн жеке болот.
Элонгацияны жөнгө салуу фактордун РНК-полимеразага промотор менен байланышкан паузаны жеңүүгө жардам берген P-Tef-b протеин менен өз ара аракеттенүүсүнүн эсебинен ишке ашырылат.
TFтин функционалдык структуралары
Транскрипция факторлору модулдук түзүлүшкө ээ жана өз ишин үч функционалдык домен аркылуу аткарышат:
- ДНК-байланыштуу (DBD) - гендин жөнгө салуучу аймагы менен таануу жана өз ара аракеттенүү үчүн керек.
- Транс-активдештирүүчү (TAD) – башка жөнгө салуучу белоктор, анын ичинде транскрипция факторлору менен өз ара аракеттенүүгө мүмкүндүк берет.
- Сигнал таануу (SSD) - жөнгө салуучу сигналдарды кабыл алуу жана өткөрүү үчүн зарыл.
Өз кезегинде ДНКны байланыштыруучу домендин көптөгөн түрлөрү бар. Анын түзүмүндөгү негизги мотивдер төмөнкүлөрдү камтыйт:
- "цинк манжалары";
- үй домени;
- "β"-катмарлар;
- циклдер;
- "лейцин чагылганы";
- спираль-укурук-спираль;
- спираль-бурулуш-спираль.
Бул домендин аркасында транскрипция фактору ДНК нуклеотиддердин ырааттуулугун кош спиралдын бетиндеги үлгү түрүндө «окушат». Ушундан улам, айрым жөнгө салуучу элементтерди конкреттүү таануу мүмкүн.
Мотивдердин ДНК спиралы менен өз ара аракеттенүүсү булардын беттеринин ортосундагы так дал келүүсүнө негизделген.молекулалар.
ТФнын жөнгө салынышы жана синтези
Транскрипция факторлорунун транскрипцияга таасирин жөнгө салуунун бир нече жолу бар. Аларга төмөнкүлөр кирет:
- активация - фосфорлануудан, лиганддардын кошулуусунан же башка регулятивдик белоктор менен (анын ичинде ТФ) өз ара аракеттешүүсүнөн улам ДНКга карата фактордун функционалдуулугунун өзгөрүшү;
- транслокация – фактордун цитоплазмадан ядрого ташылышы;
- байланыштуу жердин болушу - хроматин конденсациясынын даражасына жараша болот (гетерохроматин абалында ДНК ТФ үчүн жеткиликтүү эмес);
- башка белокторго да мүнөздүү болгон механизмдердин комплекси (транскрипциядан пост-трансляциялык модификацияга жана клетка ичиндеги локализацияга чейинки бардык процесстерди жөнгө салуу).
Акыркы ыкма ар бир клеткадагы транскрипция факторлорунун сандык жана сапаттык курамын аныктайт. Кээ бир ТФ өздүк продукт реакциянын ингибиторуна айланганда, классикалык пикир түрүнө ылайык синтезин жөнгө сала алат. Бул учурда фактордун белгилүү концентрациясы аны коддогон гендин транскрипциясын токтотот.
Жалпы транскрипция факторлору
Бул факторлор ар кандай гендердин транскрипциясын баштоо үчүн зарыл жана номенклатурада РНК полимеразасынын түрүнө жараша TFl, TFll жана TFlll деп белгиленет. Ар бир фактор бир нече бөлүмчөдөн турат.
Базалдык TFтер үч негизги функцияны аткарат:
- РНК полимеразанын промотордогу туура жайгашуусу;
- транскрипция башталган аймактагы ДНК чынжырларынын ачылышы;
- полимеразанын бөлүнүп чыгышыэлонгацияга өтүү учурунда промоутер;
Базалдык транскрипция факторлорунун кээ бир бөлүмдөрү промоутордун жөнгө салуучу элементтери менен байланышат. Эң негизгиси TATA кутусу (бардык гендерге мүнөздүү эмес), инициация чекитинен «-35» нуклеотиддер аралыкта жайгашкан. Башка милдеттүү сайттарга INR, BRE жана DPE ырааттуулугу кирет. Кээ бир ТФлар ДНК менен түздөн-түз байланышпайт.
РНК полимераза ll негизги транскрипция факторлорунун тобуна TFllD, TFllB, TFllF, TFllE жана TFllH кирет. Белгилөөнүн аягындагы латын тамгасы бул белокторду аныктоо тартибин көрсөтөт. Ошентип, lll РНК полимеразасына тиешелүү TFlllA фактору биринчи болуп бөлүнүп алынган.
| Аты | Белок суббирдиктеринин саны | Функция |
| TFllD | 16 (TBP +15 TAF) | TBP TATA кутусуна туташып, TAF башка промоутер ырааттуулугун тааныйт |
| TFllB | 1 | BRE элементин тааныйт, полимеразаны баштоо жерине так багыттайт |
| TFllF | 3 | TBP жана TFllB менен полимераздын өз ара аракеттенүүсүн стабилдештирет, TFllE жана TFllH кошулушун жеңилдетет |
| TFllE | 2 | TFllH'ди туташтырат жана тууралайт |
| TFllH | 10 | ДНК чынжырларын инициация чекитинде бөлүп, РНК синтездөөчү ферментти промотордон жана негизги транскрипция факторлорунан бошотот (биохимияпроцесс РНК полимеразанын Cer5-C-терминал доменинин фосфорлануусуна негизделген) |
Базалдык ТФнын чогулушу активатордун, медиатордун жана хроматинди модификациялоочу белоктордун жардамы менен гана ишке ашат.
Өзгөчө TF
Генетикалык экспрессияны көзөмөлдөө аркылуу бул транскрипция факторлору эмбриогенезден баштап өзгөрүп жаткан айлана-чөйрөнүн шарттарына майда фенотиптик адаптацияга чейин жеке клеткалардын да, бүт организмдин биосинтетикалык процесстерин жөнгө салат. ТФнын таасир чөйрөсү 3 негизги блокту камтыйт:
- өнүгүү (эмбрион жана онтогенез);
- клетка цикли;
- тышкы сигналдарга жооп.
Транскрипция факторлорунун өзгөчө тобу эмбриондун морфологиялык дифференциациясын жөнгө салат. Бул протеин топтому гомеобокс деп аталган атайын 180 бит консенсус ырааттуулугу менен коддолгон.
Кайсы ген транскрипцияланышы керектигин аныктоо үчүн жөнгө салуучу протеин генетикалык которгуч (күчөтүүчү, үн чыгаргыч ж. Ар бир мындай ырааттуулук спиралдын тигил же бул тышкы сегментинин жана ДНКны байланыштыруучу домендин химиялык конформацияларынын дал келишине байланыштуу керектүү сайтты тааныган бир же бир нече байланышкан транскрипция факторлоруна туура келет (ачкыч-кулпу принциби). Таануу үчүн ДНКнын негизги структурасынын негизги оюк деп аталган аймагы колдонулат.
ДНКга байлангандан кийинактиватор протеин алдын ала баштоочу комплексти чогултууга алып баруучу бир катар кадамдарды ишке ашырат. Бул процесстин жалпыланган схемасы төмөнкүдөй:
- Активатор промотордук аймактагы хроматин менен байланыштыруу, ATP-каранды кайра түзүү комплекстерин тартуу.
- Хроматиндин кайра түзүлүшү, гистонду модификациялоочу белоктордун активдешүүсү.
- Гистондордун коваленттик модификациясы, башка активатор протеиндердин тартылышы.
- Кошумча активдештирүүчү протеиндерди гендин жөнгө салуучу аймагына байланыштыруу.
- Оратордун жана жалпы ТФнын катышуусу.
- Промотордо алдын ала демилгелөө комплексин чогултуу.
- Башка активатор протеиндердин таасири, инициацияга чейинки комплекстин суббирдиктеринин кайра түзүлүшү.
- Транскрипцияны баштоо.
Бул окуялардын тартиби генден генге өзгөрүшү мүмкүн.
Активдештирүү механизмдеринин мынчалык көп санына репрессия ыкмаларынын бирдей кеңири спектри туура келет. Башкача айтканда, инициация жолунда этаптардын бирине бөгөт коюу менен, жөнгө салуучу протеин анын эффективдүүлүгүн азайтышы же аны толугу менен бөгөттөп коюшу мүмкүн. Көбүнчө репрессор бир эле учурда бир нече механизмди иштетип, транскрипциянын жоктугуна кепилдик берет.
Гендерди координацияланган башкаруу
Ар бир транскриптондун өзүнүн жөнгө салуу системасы бар экендигине карабастан, эукариоттор бактериялар сыяктуу белгилүү бир ишти аткарууга багытталган гендердин топторун баштоого же токтотууга мүмкүндүк берүүчү механизмге ээ. Бул комбинацияларды толуктаган транскрипцияны аныктоочу фактор аркылуу жетишилетгенди максималдуу активдештирүү же басуу үчүн зарыл болгон башка жөнгө салуучу элементтер.
Мындай жөнгө салууга дуушар болгон транскриптондордо ар түрдүү компоненттердин өз ара аракеттенүүсү бир эле протеинге алып келет, ал келип чыккан вектордун ролун аткарат. Демек, мындай фактордун активдешүүсү бир эле учурда бир нече гендерге таасир этет. Система каскад принцибинде иштейт.
Координацияланган башкаруу схемасын скелет булчуң клеткаларынын онтогенетикалык дифференциациясынын мисалында кароого болот, алардын прекурсорлору миобласттар.
Жетилген булчуң клеткасына мүнөздүү белоктордун синтезин коддоочу гендердин транскрипциясы төрт миогендик фактордун кайсынысы менен болбосун ишке ашырылат: MyoD, Myf5, MyoG жана Mrf4. Бул белоктор өздөрүнүн жана бири-биринин синтезин активдештирет, ошондой эле кошумча транскрипция фактору Mef2 жана структуралык булчуң белокторунун гендерин камтыйт. Mef2 миобласттардын андан аркы дифференциациясын жөнгө салууга катышат, ошол эле учурда миогендик протеиндердин концентрациясын оң жооп кайтаруу механизми менен сактайт.
