SALIK NG TRANSKRIPSYON: MEKANISMO NG PAGKILOS, URI, PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2025

Ang isang kadahilanan ng transkripsyon ay isang regulasyong "accessory" na protina na kinakailangan para sa transkripsyon ng gene. Ang transkripsyon ay ang unang hakbang ng pagpapahayag ng gene at nagsasangkot sa paglilipat ng impormasyon na nilalaman sa DNA sa isang molekula ng RNA, na kasunod na pinoproseso upang mapataas ang mga produkto ng gene.

Ang RNA polymerase II ay ang enzyme na responsable para sa transkripsyon ng karamihan sa mga eukaryotic gen at gumagawa, bilang karagdagan sa ilang maliit na RNAs, messenger RNAs na sa kalaunan ay isasalin sa mga protina. Ang enzyme na ito ay nangangailangan ng pagkakaroon ng isang uri ng mga salik ng transkripsyon na kilala bilang pangkalahatang o basal transkrip factor.

Uri ng kadahilanan ng transkripsyon «pagsasara ng Leucine» (Pinagmulan: I, Splette sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Gayunpaman, hindi lamang ito ang mga salik na transkripsyon na umiiral sa likas na katangian, dahil mayroong mga "di-pangkalahatang" protina, kapwa sa eukaryotes at sa prokaryotes at archaea, na kasangkot sa regulasyon ng transpormasyong tiyak na tisyu ng tisyu (sa multicellular organismo) o sa regulasyon ng aktibidad ng gene bilang tugon sa iba't ibang mga pampasigla.

Ang mga salik na ito ng transkripsyon ay lubos na mahalagang mga epekto, at matatagpuan sa halos lahat ng mga nabubuhay na organismo, dahil kinakatawan nila ang pangunahing mapagkukunan ng regulasyon ng expression ng gene.

Ang mga detalyadong pag-aaral ng iba't ibang mga kadahilanan ng transkripsyon sa iba't ibang uri ng mga nabubuhay na organismo ay nagpapahiwatig na mayroon silang isang modular na istraktura, kung saan ang isang tukoy na rehiyon ay may pananagutan sa pakikipag-ugnay sa DNA, habang ang iba ay gumagawa ng mga stimulus o inhibitory effects.

Kung gayon, ang mga kadahilanan ng transkrip, ay lumahok sa pagmomolde ng mga pattern ng expression ng gene na walang kinalaman sa mga pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng DNA, ngunit may mga pagbabago sa epigenetic. Ang agham na responsable para sa pag-aaral ng mga pagbabagong ito ay kilala bilang epigenetics.

Mekanismo ng pagkilos

Upang maisagawa ang kanilang mga pag-andar, ang mga kadahilanan ng transkrip ay dapat na partikular na makilala at magbigkis sa isang partikular na pagkakasunud-sunod ng DNA upang positibo o negatibong nakakaimpluwensya sa transkrip ng rehiyon ng DNA.

Ang pangkalahatang mga kadahilanan ng transkripsyon, na kung saan ay karaniwang pareho para sa transkripsyon ng lahat ng uri ng gen ng II sa eukaryotes, ay natipon muna sa promoter na rehiyon ng gen, kaya pinangangasiwaan ang pagpoposisyon ng polymerase enzyme at ang "pagbubukas" ng doble tagabenta.

Ang proseso ay naganap sa maraming sunud-sunod na mga hakbang:

- Paggapos ng pangkalahatang transaksyon factor TFIID sa isang pagkakasunud-sunod ng pag-uulit ng thymine (T) at adenine (A) sa gene na kilala bilang "ang TATA box"; nagiging sanhi ito ng isang pagbaluktot ng DNA na kinakailangan para sa pagbubuklod ng iba pang mga protina sa rehiyon ng promoter.

- Kasunod na pagpupulong ng iba pang mga pangkalahatang kadahilanan (TFIIB, TFIIH, TFIH, TFIIE, TFIIF, atbp.) At ng RNA polymerase II, na bumubuo ng tinatawag na transkripsyon ng pagsisimula ng transkripsyon.

- Paglabas ng masalimuot na pagsimulan, pagsasaalang-alang ng polimerase sa pamamagitan ng TFIIH factor at simula ng transkripsyon at synthesis ng isang molekula ng RNA mula sa pagkakasunud-sunod ng gene na na-transcribe.

Pag-activate at panunupil ng transkripsyon

Tulad ng tinalakay, ang mga "non-general" na mga salik sa transkripsyon ay maaaring umayos ng expression ng gene, positibo man o negatibo.

Pag-activate

Ang ilan sa mga protina na ito ay naglalaman, bilang karagdagan sa mga istrukturang domain na nagbubuklod na DNA, ang iba pang mga motif na kilala bilang mga domain ng pag-activate, na mayaman sa mga acidic amino acid residues, glutamine o residu ng prolyo.

Ang mga domain ng activation na ito ay nakikipag-ugnay sa mga elemento ng kumplikado ng mga pangkalahatang transaksyon factor o may kaugnay na mga molekulang coactivator na direktang nakikipag-ugnay sa complex. Ang pakikipag-ugnay na ito ay nagreresulta sa alinman sa pagpapasigla ng pagpupulong ng transcriptal complex o sa pagtaas ng aktibidad nito.

Pagsisisi

Karamihan sa mga kadahilanan ng transkripsyon ay nagbabawas sa transkripsyon sa pamamagitan ng nakakasagabal sa aktibidad ng positibong kumikilos ng mga salik sa transkripsyon, na hinaharangan ang kanilang stimulator na epekto. Maaari silang gumana sa pamamagitan ng pagharang sa pagbubuklod ng positibong kadahilanan sa DNA o sa pamamagitan ng pagkilos sa mga kadahilanan na hindi aktibo ang istruktura ng chromatin.

Ang iba pang mga kadahilanan ng pag-inhibit ay kumikilos sa pamamagitan ng direktang pagharang sa transkrip, nang walang pagharang sa pagkilos ng anumang pag-activate ng salik sa transkripsyon; at binaba nila ang basal na antas ng transkrip, sa isang antas kahit na mas mababa kaysa sa nakamit sa kawalan ng mga kadahilanan ng pag-activate.

Tulad ng mga protina ng activator, ang mga salik ng repressor ay kumikilos nang direkta o hindi direkta sa saligan o pangkalahatang mga salik sa transkripsyon.

Mga Uri

Bagaman ang karamihan sa mga salik ng transkripsyon ay inuri ayon sa mga katangian o pagkakakilanlan ng kanilang mga domain na nagbubuklod sa DNA, mayroong ilan, na inuri din bilang mga salik sa transkripsyon, na hindi nakikipag-ugnay nang direkta sa DNA at kilala bilang mga salik ng transkripsyon. "Hindi tuwiran".

Mga direktang salik ng transkripsyon

Ang mga ito ay ang pinaka-karaniwang kadahilanan ng transkrip. Mayroon silang mga domain na nagbubuklod ng DNA at maaaring ma-aktibo o mapigilan ang expression ng gene sa pamamagitan ng pag-iikot sa mga tiyak na rehiyon ng DNA. Naiiba sila sa bawat isa lalo na tungkol sa kanilang mga domain na nagbubuklod sa DNA at sa kanilang estado ng oligomerization.

Ang pinaka-pinag-aralan at kinikilalang pamilya ng ganitong uri ng kadahilanan ay:

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

Ito ang unang pamilya ng mga kadahilanan na natuklasan ang mga domain na nagbubuklod ng DNA, at naroroon ito sa maraming mga protina ng eukaryotic at prokaryotic. Ang motif ng pagkilala nito ay binubuo ng isang helix, isang ikot, at pangalawang helix.

Inalagaan nila ang mga glycine domain sa rehiyon ng pagliko at din ang ilang mga nalalabi na hydrophobic na makakatulong na patatagin ang pag-aayos ng dalawang helix sa yunit ng HTH.

Homeodomain

Ito ay naroroon sa isang malaking bilang ng mga protina ng eukaryotic regulasyon. Ang mga unang pagkakasunud-sunod ay kinikilala sa mga protina ng regulasyon ng pagbuo ng Drosophila. Ang domain na ito ay naglalaman ng isang HTH motif upang magbigkis ng DNA at isang karagdagang α-helix, bilang karagdagan sa isang pinalawak na braso ng N-terminal.

Mga daliri ng sink

Natuklasan sila sa Xenopus transcription factor TFIIIA at ipinakita upang lumahok sa maraming aspeto ng regulasyon ng eukaryotic gene. Ang mga ito ay matatagpuan sa mga protina na sapilitan ng mga pagkita ng kaibahan at mga signal ng paglago, sa proto-oncogenes, at sa ilang mga pangkalahatang salik sa transkripsyon.

Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga pag-uulit ng batch ng 30 nalalabi na mga motif ng daliri ng zinc na naglalaman ng iba't ibang mga residue ng cysteine ​​at histidine.

Steroid receptor

Kasama sa pamilyang ito ang mga mahahalagang protina ng regulasyon na, bilang karagdagan sa pagkakaroon ng isang domain para sa pagbubuklod ng hormone, nagtataglay ng isang domain na nagbubuklod ng DNA at sa pangkalahatan ay kumikilos bilang mga activator ng transkripsyon.

Ang mga nagbubuklod na domain ay naglalaman ng 70 nalalabi, kung saan ang 8 ay natipid na mga residue ng cysteine. Isinasaalang-alang ng ilang mga may-akda na ang mga salik na ito ay maaaring makabuo ng isang pares ng mga daliri ng sink, na ibinigay sa pagkakaroon ng dalawang hanay ng apat na mga cysteine.

Ang pagsasara ng Leucine at helix-loop-helix (" helix-loop-helix" )

Ang mga salik na ito ng transkripsyon ay kasangkot sa pagkita ng kaibahan at pag-unlad at pag-andar sa pamamagitan ng pagbuo ng isang heterodimer. Ang domain ng pagsasara ng leucine ay sinusunod sa iba't ibang mga protina ng eukaryotic at nailalarawan sa pamamagitan ng dalawang subdomain: ang pagsasara ng leucine na nagpapagitna sa dimerization at isang pangunahing rehiyon para sa pagbubuklod ng DNA.

Β sheet motif

Lalo na ang mga ito ay matatagpuan sa mga kadahilanan ng eukaryotic at nakikilala sa pamamagitan ng pagbubuklod sa DNA ng mga antiparallel β-sheet.

Hindi direktang mga kadahilanan ng transkripsyon

Ang ganitong uri ng salik ng transkripsyon ay nagpapakita ng mga epekto nito sa regulasyon sa pagpapahayag ng gene hindi sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnay sa DNA, ngunit sa pamamagitan ng mga pakikipag-ugnay sa protina-protina sa iba pang mga salik ng transkripsyon na nakikipag-ugnay sa DNA. Iyon ang dahilan kung bakit tinawag silang "hindi tuwiran".

Ang unang inilarawan ay ang trans-activator ng herpes simplex virus (HSV) na kilala bilang VP16, na nagbubuklod sa kadahilanan ng Oct-1 kapag ang mga cell ay nahawahan ng virus na ito, na pinasisigla ang transkripsyon ng isang tiyak na gene.

Ang mga salik sa ganitong uri, tulad ng mga nakakagapos sa DNA, ay maaaring maisaaktibo o mai-repress ang transkripsyon ng gene, kung kaya't tinawag silang "coactivator" at "corepressors", ayon sa pagkakabanggit.

Regulasyon

Ang mga protina na ito ay maaaring regulated sa dalawang antas: sa kanilang synthesis at sa kanilang aktibidad, na nakasalalay sa iba't ibang mga variable at maraming mga sitwasyon.

Regulasyon ng synthesis

Ang regulasyon ng synthesis nito ay maaaring nauugnay sa pagpapahayag ng tiyak na tisyu ng ilang mga kadahilanan sa transkrip. Ang isang halimbawa nito ay maaaring ang kadahilanan ng MyoD, na synthesized lamang sa mga cell ng kalamnan ng kalansay at kung saan ay kinakailangan para sa pagkita ng kaibahan ng kanilang hindi nag-iingat na fibroblast precursors.

Kahit na ang regulasyon ng synthesis ay ginagamit sa panimula para sa kontrol ng expression ng gene sa mga tiyak na uri ng cell at tisyu, hindi ito ang tanging paraan, dahil ang synthesis ng mga kadahilanan na kasangkot sa induction ng mga gen na lumahok sa tugon ay kinokontrol din. sa iba't ibang stimuli.

Regulasyon ng aktibidad

Ang isa pang mekanismo ng regulasyon para sa mga salik ng transkripsyon ay ang regulasyon ng kanilang aktibidad, na may kinalaman sa pag-activate ng iba pang mga pre-umiiral na mga salik na transkripsyon na nagbibigay ng positibo o negatibong epekto sa aktibidad ng isang partikular na kadahilanan.

Ang pag-activate ng mga "pangalawang" na kadahilanan na kadalasang nangyayari sa pamamagitan ng iba't ibang mga mekanismo tulad ng ligand na nagbubuklod, mga pagbabago sa mga pakikipag-ugnayan sa protina-protina, posporus, at iba pa.

Mga tungkulin at kahalagahan

Ang mga kadahilanan ng transkripsyon ay nakikilahok sa isang malawak na iba't ibang mga proseso tulad ng pag-unlad ng embryonic, paglaki at pagkita ng kaibahan, kontrol ng siklo ng cell, pagbagay sa pagbabagu-bago ng mga kondisyon sa kapaligiran, pagpapanatili ng mga pattern ng cell at tissue na mga protina ng synthesis, atbp.

Sa mga halaman, halimbawa, mayroon silang mahahalagang pag-andar sa pagtatanggol at bilang tugon ng mga kaganapan sa iba't ibang uri ng stress. Ang Osteogenesis sa mga hayop ay tinukoy na kontrolado ng mga kadahilanan ng transkrip, pati na rin ang maraming iba pang mga proseso ng pagkita ng kaibahan ng iba't ibang mga linya ng cell.

Dahil sa kahalagahan ng mga protina na ito sa mga organismo, hindi pangkaraniwan na isipin na ang mga pagbabago sa mga elementong ito ng regulasyon ay magiging sanhi ng mga malubhang pagbabago sa pathological.

Sa kaso ng mga tao, ang mga pathology na nauugnay sa mga kadahilanan ng transkripsyon ay maaaring maging mga sakit sa pag-unlad (dahil sa mga mutation na nagdudulot ng hindi aktibo na mga kadahilanan ng transkripsyon, halimbawa), mga karamdaman sa tugon ng hormon o mga kanser.

Mga Sanggunian

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Mahalagang Cell Biology. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Iwafuchi-doi, M., & Zaret, KS (2014). Mga kadahilanan ng transkriptor ng pioneer sa pag-reprogramming ng cell. Mga Gen at Pag-unlad, 28, 2679–2692.
3. Latchman, D. (1997). Mga Salik sa Transkripsyon: Isang Pangkalahatang-ideya. Int. J. Biochem. Cell. Biol., 29 (12), 1305-1312.
4. Latchman, DS (2007). Mga Salik sa Transkripsyon Encyclopedia ng Life Science, 1–5.
5. Marie, PJ (2008). Mga kadahilanan ng transkripula na kinokontrol ang osteoblastogenesis. Mga Archive ng Biochemistry at Biophysics, 473, 98-105.
6. Pabo, C., & Sauer, RT (1992). Mga Salik sa Transkripsyon: Mga Pamilyang Istruktura at Prinsipyo ng Pagkilala sa DNA. Annu. Pahayag, 61, 1053-1095.
7. Singh, KB, Foley, RC, & Oñate-sánchez, L. (2002). Mga kadahilanan ng transkripsyon sa mga pagtatanggol ng halaman at mga tugon ng stress. Kasalukuyang Opinyon sa Plant Biology, 5, 430-436.