Hoe binden transcriptiefactoren zich aan DNA
Share
Elke cel van een multicellulair organisme bestaat uit hun complete genoom in de kern in een of meer exemplaren. Maar slechts een unieke reeks genen wordt in een bepaalde cel getranscribeerd, waarbij de individualiteit van de cel tussen de andere cellen in het organisme wordt gedefinieerd. Veel genen worden ook alleen op bepaalde momenten getranscribeerd. De transcriptie van een gen produceert RNA dat wordt vertaald in een eiwit. Wanneer een bepaald eiwit vereist is voor het functioneren van de cel, wordt het gen dat codeert voor het eiwit getranscribeerd. Dat gen wordt dus beschouwd als 'ingeschakeld'. Wanneer een gen is uitgeschakeld, wordt de transcriptie stopgezet. Verschillende mechanismen zijn betrokken bij de regulatie van genexpressie. De regulatie van genexpressie in eukaryotische cellen is gebaseerd op een groep van eiwitten die als transcriptiefactoren (TF's) worden aangeduid. Naast transcriptiefactoren zijn chromatinemodificaties, RNA-splitsing, siRNA-controlemechanismen en celsignalering ook verantwoordelijk voor de regulatie van genexpressie in eukaryoten..
Dit artikel kijkt naar,
1. Wat zijn transcriptiefactoren
2. Hoe binden transcriptiefactoren zich aan DNA
Wat zijn transcriptiefactoren
Een transcriptiefactor is een eiwitmolecuul dat de activiteit van een gen regelt door te bepalen of een bepaald gen in RNA wordt getranscribeerd of niet. RNA-polymerase is het enzym dat de synthese van RNA katalyseert door DNA als sjabloon te gebruiken. Transcriptiefactoren regelen de werking van RNA-polymerase door te bepalen wanneer, waar en hoe efficiënt het enzym functioneert. Vandaar dat transcriptiefactoren kunnen werken als ofwel activatoren die genexpressie stimuleren of repressoren die de genexpressie verlagen.
Er worden drie soorten transcriptiefactoren gevonden: algemene factoren, stroomopwaartse factoren en induceerbare factoren. Algemene transcriptiefactoren zijn nodig voor het initiëren van transcriptie van coderende genen. Het initiatiecomplex dat wordt gevormd door algemene transcriptiefactoren wordt het basale transcriptie-inrichting. Stroomopwaartse transcriptiefactoren zijn betrokken bij de herkenning van specifieke korte consensuselementen die zich stroomopwaarts van het beginpunt van de transcriptie bevinden. Induceerbare factoren functie vergelijkbaar met stroomopwaartse transcriptiefactoren, verder regulering van genexpressie door binding aan responselementen. De functie van activator op transcriptie wordt getoond in Figuur 1.
Figuur 1: De rol van transcriptiefactoren
Nadat transcriptiefactoren zijn uitgelegd, laten we nu zien hoe transcriptiefactoren zich aan DNA binden.
Hoe binden transcriptiefactoren zich aan DNA
Transcriptiefactoren behoren tot diverse families van eiwitten die functioneren als multisubeenheid-eiwitcomplexen. Ze binden zich direct aan cis-regulerende DNA-sequenties of -motieven die stroomopwaarts van de TATA-box van de promotorsequentie voorkomen. Deze motieven zijn meestal ongeveer 6 tot 10 basenparen lang. Transcriptiefactoren binden ook aan enhancers of silencers die de transcriptie beïnvloeden. Enhancers komen voor in de buurt van het gen - stroomopwaarts, stroomafwaarts of binnen de introns. Ze zetten de genexpressie aan terwijl geluiddempers de genexpressie uitschakelen. Transcriptiefactoren veranderen hun 3-D-structuur terwijl ze de binding aan DNA vergezellen.
Het vormende complex van transcriptiefactoren en promotor samen met de versterkers rekruteren RNA-polymerase II. De invloed van de transcriptiefactoren kan zowel positief als negatief zijn, afhankelijk van de totale impact van het gehele transcriptiefactorencomplex. Transcriptiefactoren bestaan uit meerdere functionele domeinen om te binden met sequentiemotieven evenals de andere transcriptiefactoren die co-activatoren worden genoemd, RNA-polymerase II, chromatine remodellerende complexen en kleine niet-coderende RNA's. Twee transcriptiefactoren binden aan twee aangrenzende motieven op de DNA-streng en combineren om een dimeer te vormen dat het DNA buigt. Dit proces wordt beschouwd als een onderdeel van het genactiveringsproces. Chromatinestructuur maakt het ook mogelijk dat coactivators met elkaar associëren. Sommige transcriptiefactoren fungeren ook als tethering-elementen tussen verschillende promotors en enhancers met behulp van andere eiwitten. Eukaryoot transcriptieactivatorcomplex wordt getoond in Figuur 2.
Figuur 2: Transcriptie-activatorcomplex
Naast activatie van de genexpressie zijn enkele transcriptiefactoren betrokken bij de repressie van genexpressie. Repressoren kunnen algemene transcriptiefactoren blokkeren die de genexpressie activeren. De meeste van de transcriptiefactoren zijn in staat vele genexpressies te reguleren, terwijl enkele transcriptiefactoren alleen geselecteerde genexpressies kunnen reguleren. Omdat transcriptiefactoren de expressie regelen van de meeste genen die betrokken zijn bij de ontwikkeling van een organisme, kan de defecte expressie van transcriptiefactorgenen de onregelmatige ontwikkeling van het organisme veroorzaken.
Conclusie
Transcriptiefactoren reguleren de genexpressie in eukaryoten. De start van de transcriptie wordt bepaald door transcriptiefactoren. Dit type transcriptiefactoren worden activators genoemd. Ze zetten het gen aan. Anders dan het activeren van de transcriptie, kunnen transcriptiefactoren ook de genexpressie onderdrukken. De genen worden uitgeschakeld door de binding van repressoren. Transcriptiefactoren binden aan de regulerende elementen van het promotorgebied. Tijdens genactivering binden transcriptiefactoren ook aan de enhancerregio's, waardoor een lus wordt gevormd die RNA-polymerase II recruteert om de transcriptie te initiëren. Repressoren blokkeren algemene transcriptiefactoren voor de regulerende elementen van DNA.
Referentie:
1. Cooper, John A. "Transcriptiefactor." Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., N.d. Web. 22 mei 2017.
2. "Transcriptiefactoren." Atlas van genetica en cytogenetica in oncologie en hematologie. N.p., n.d. Web. 22 mei 2017.
3. "Transcriptiefactoren." Khan Academy. N.p., n.d. Web. 22 mei 2017.
4. Phillips, Theresa. "Transcriptiefactoren en transcriptionele controle in eukaryotische cellen." Nature News. Nature Publishing Group, n.d. Web. 22 mei 2017.
Afbeelding met dank aan:
1. "0338 RNA Polymerase Binding" door OpenStax - https://cnx.org/contents/[email protected]: [email protected] / Preface (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Transcriptiefactoren" door Kelvinsong - Eigen werk (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
