Bütün orqanizmlərdə (bəzi viruslar istisna olmaqla) genetik materialın həyata keçirilməsi DNT-RNT-zülal sisteminə uyğun olaraq baş verir. Birinci mərhələdə məlumat bir nuklein turşusundan digərinə yenidən yazılır (transkripsiya olunur). Bu prosesi tənzimləyən zülallara transkripsiya faktorları deyilir.
Transkripsiya nədir
Transkripsiya DNT şablonuna əsaslanan RNT molekulunun biosintezidir. Bu, nuklein turşularını təşkil edən müəyyən azotlu əsasların bir-birini tamamlaması sayəsində mümkündür. Sintez xüsusi fermentlər - RNT polimerazaları tərəfindən həyata keçirilir və bir çox tənzimləyici zülallar tərəfindən idarə olunur.
Bütün genom bir anda deyil, onun transkripton adlanan yalnız müəyyən hissəsi transkripsiya edilir. Sonuncuya promotor (RNT polimerazanın bağlanma yeri) və terminator (sintezin tamamlanmasını aktivləşdirən ardıcıllıq) daxildir.
Prokaryotik transkripton bir neçə struktur gendən (cistron) ibarət operondur. Bunun əsasında polikistronik RNT sintez olunur,funksional olaraq əlaqəli zülallar qrupunun amin turşusu ardıcıllığı haqqında məlumatları ehtiva edir. Eukaryotik transkripton yalnız bir gen ehtiva edir.
Trankripsiya prosesinin bioloji rolu şablon RNT ardıcıllığının formalaşmasıdır, bunun əsasında ribosomlarda zülal sintezi (tərcümə) həyata keçirilir.
Prokaryotlarda və eukariotlarda RNT sintezi
RNT sintez sxemi bütün orqanizmlər üçün eynidir və 3 mərhələdən ibarətdir:
- İnisiyasiya - polimerazanın promotora bağlanması, prosesin aktivləşdirilməsi.
- Uzanma - nukleotid zəncirinin 3'-dən 5'-ə qədər uzanması, DNT monomerlərinə tamamlayıcı seçilən azotlu əsaslar arasında fosfodiester bağlarının bağlanması ilə başa çatır.
- Xitam sintez prosesinin tamamlanmasıdır.
Prokaryotlarda bütün növ RNT beş protomerdən (β, β', ω və iki α subunitindən) ibarət bir RNT polimeraza tərəfindən transkripsiya edilir, bunlar birlikdə ribonukleotidlər zəncirini artırmağa qadir olan nüvə-ferment əmələ gətirir.. Əlavə σ vahidi də var, onsuz polimerazanın promotora qoşulması mümkün deyil. Nüvə və siqma faktorunun kompleksi holoenzim adlanır.
σ alt bölməsinin həmişə nüvə ilə əlaqəli olmamasına baxmayaraq, RNT polimerazanın bir hissəsi hesab olunur. Dissosiasiya olunmuş vəziyyətdə siqma promotorla bağlana bilmir, yalnız holoenzimin bir hissəsi kimi. Başlama tamamlandıqdan sonra bu protomer nüvədən ayrılır və uzanma faktoru ilə əvəz olunur.
Xüsusiyyətprokaryotlar tərcümə və transkripsiya proseslərinin birləşməsidir. Ribosomlar dərhal sintez olunmağa başlayan RNT-yə qoşulur və amin turşusu zəncirini qurur. Transkripsiya terminator bölgəsində saç tıxacının quruluşunun formalaşması səbəbindən dayanır. Bu mərhələdə DNT-polimeraza-RNT kompleksi parçalanır.
Eukaryotik hüceyrələrdə transkripsiya üç ferment tərəfindən həyata keçirilir:
- RNT polimeraza l – 28S və 18S-ribosomal RNT-ni sintez edir.
- RNA polimeraza ll – zülalları və kiçik nüvə RNT-lərini kodlayan genləri transkripsiya edir.
- RNA polimeraza lll - tRNT və 5S rRNA (ribosomların kiçik alt bölməsi) sintezindən məsuldur.
Bu fermentlərin heç biri promotorla qarşılıqlı əlaqəni təmin edən xüsusi zülalların iştirakı olmadan transkripsiyaya başlamağa qadir deyil. Prosesin mahiyyəti prokaryotlarda olduğu kimidir, lakin hər bir mərhələ daha çox sayda funksional və tənzimləyici elementlərin, o cümlədən xromatini dəyişdirən elementlərin iştirakı ilə daha mürəkkəbdir. Təkcə başlanğıc mərhələsində yüzə yaxın zülal, o cümlədən bir sıra transkripsiya faktorları iştirak edir, bakteriyalarda isə promotorla birləşmək üçün bir siqma alt bölməsi kifayətdir və bəzən aktivatorun köməyinə ehtiyac duyulur.
Müxtəlif növ zülalların biosintezində transkripsiyanın bioloji rolunun ən mühüm töhfəsi gen oxunmasına nəzarət etmək üçün ciddi sistemə ehtiyacı müəyyən edir.
Transkripsiya tənzimləməsi
Heç bir hüceyrədə genetik material tam şəkildə həyata keçirilmir: genlərin yalnız bir hissəsi transkripsiya olunur, qalanları isə qeyri-aktivdir. Bu, kompleks sayəsində mümkündürhansı DNT seqmentlərindən və hansı miqdarda RNT ardıcıllığının sintez ediləcəyini müəyyən edən tənzimləyici mexanizmlər.
Birhüceyrəli orqanizmlərdə genlərin diferensial fəaliyyəti adaptiv dəyərə malikdir, çoxhüceyrəli orqanizmlərdə isə bir genom əsasında müxtəlif növ toxumaların əmələ gəlməsi zamanı embriogenez və ontogenez proseslərini də müəyyən edir.
Gen ifadəsi bir neçə səviyyədə idarə olunur. Ən vacib addım transkripsiyanın tənzimlənməsidir. Bu mexanizmin bioloji mənası hüceyrənin və ya orqanizmin mövcudluğun müəyyən anında tələb olunan müxtəlif zülalların lazımi miqdarını saxlamaqdır.
RNT-nin emalı, tərcüməsi və nüvədən sitoplazmaya nəqli kimi digər səviyyələrdə biosintezin tənzimlənməsi var (sonuncu prokariotlarda yoxdur). Müsbət tənzimləndikdə, bu sistemlər transkripsiyanın bioloji mənası olan aktivləşdirilmiş gen əsasında zülalın istehsalına cavabdehdir. Bununla belə, istənilən mərhələdə zəncir dayandırıla bilər. Eukariotlarda bəzi tənzimləyici xüsusiyyətlər (alternativ promotorlar, birləşmə, poliadenelasiya yerlərinin modifikasiyası) eyni DNT ardıcıllığına əsaslanan zülal molekullarının müxtəlif variantlarının yaranmasına səbəb olur.
RNT-nin əmələ gəlməsi zülal biosintezinə gedən yolda genetik məlumatın dekodlanmasında ilk addım olduğundan, hüceyrə fenotipinin dəyişdirilməsində transkripsiya prosesinin bioloji rolu emal və ya tərcümənin tənzimlənməsindən qat-qat əhəmiyyətlidir..
Xüsusi genlərin aktivliyinin təyinihəm prokaryotlarda, həm də eukariotlarda DNT-nin tənzimləyici bölgələrini və transkripsiya faktorlarını (TF) daxil edən xüsusi keçidlərin köməyi ilə başlanğıc mərhələsində baş verir. Belə açarların işləməsi avtonom deyil, digər mobil sistemlərin ciddi nəzarəti altındadır. RNT sintezinin qeyri-spesifik tənzimlənməsi mexanizmləri də mövcuddur ki, bu da başlanğıcın, uzanmanın və sonlanmanın normal keçməsini təmin edir.
Transkripsiya faktorları anlayışı
Genomun tənzimləyici elementlərindən fərqli olaraq, transkripsiya faktorları kimyəvi cəhətdən zülallardır. DNT-nin spesifik bölgələrinə bağlanaraq, onlar transkripsiya prosesini aktivləşdirə, maneə törədə, sürətləndirə və ya yavaşlata bilər.
İstehsal olunan təsirdən asılı olaraq prokariotların və eukariotların transkripsiya faktorlarını iki qrupa bölmək olar: aktivatorlar (RNT sintezini başlatan və ya intensivliyini artıran) və repressorlar (prosesi basdıran və ya inhibə edən). Hazırda müxtəlif orqanizmlərdə 2000-dən çox TF aşkar edilmişdir.
Prokaryotlarda transkripsiya tənzimlənməsi
Prokariotlarda RNT sintezinə nəzarət əsasən başlanğıc mərhələsində TF-nin transkriptonun spesifik bölgəsi ilə - promotorun yanında yerləşən operatorla (bəzən onunla kəsişən) qarşılıqlı təsiri nəticəsində baş verir və, əslində, tənzimləyici protein (aktivator və ya repressor) üçün eniş yeridir. Bakteriyalar genlərə diferensial nəzarətin başqa bir yolu ilə xarakterizə olunur - müxtəlif promotor qrupları üçün nəzərdə tutulmuş alternativ σ- alt vahidlərin sintezi.
Qismən operon ifadəsiuzanma və sonlanma mərhələlərində tənzimlənə bilər, lakin DNT-ni bağlayan TF-lərə görə deyil, RNT polimeraza ilə qarşılıqlı əlaqədə olan zülallara görə. Bunlara Gre zülalları və anti-terminator faktorları Nus və RfaH daxildir.
Prokariotlarda transkripsiyanın uzadılması və sona çatmasına paralel zülal sintezi müəyyən şəkildə təsir edir. Eukariotlarda həm bu proseslərin özləri, həm də transkripsiya və tərcümə faktorları məkan olaraq ayrılır, bu da onların funksional olaraq əlaqəli olmadığını göstərir.
Aktivatorlar və repressorlar
Prokaryotların başlanğıc mərhələsində transkripsiyanın tənzimlənməsinin iki mexanizmi var:
- müsbət - aktivləşdirici zülallar tərəfindən həyata keçirilir;
- mənfi - repressorlar tərəfindən idarə olunur.
Amil müsbət tənzimləndikdə faktorun operatora bağlanması geni aktivləşdirir, mənfi olduqda isə əksinə onu söndürür. Tənzimləyici zülalın DNT-yə bağlanma qabiliyyəti liqandın bağlanmasından asılıdır. Sonuncunun rolunu adətən aşağı molekulyar ağırlıqlı hüceyrə metabolitləri oynayır, bu halda koaktivatorlar və corepressorlar kimi çıxış edirlər.
Repressorun təsir mexanizmi promotor və operator bölgələrinin üst-üstə düşməsinə əsaslanır. Bu quruluşa malik operonlarda zülal amilinin DNT-yə bağlanması RNT polimeraza üçün eniş yerinin bir hissəsini bağlayır və sonuncunun transkripsiyaya başlamasının qarşısını alır.
Aktivatorlar RNT polimerazaları tərəfindən zəif tanınan və ya əriməsi çətin olan zəif, aşağı funksional promotorlar üzərində işləyir (ayrı-ayrı sarmal zəncirləri)Transkripsiyaya başlamaq üçün DNT tələb olunur). Operatora qoşulmaqla, zülal faktoru polimeraza ilə qarşılıqlı əlaqədə olur və başlanğıc ehtimalını əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Aktivatorlar transkripsiyanın intensivliyini 1000 dəfə artıra bilir.
Bəzi prokaryotik TF-lər operatorun promotorla bağlı yerindən asılı olaraq həm aktivator, həm də repressor rolunu oynaya bilər: bu bölgələr üst-üstə düşürsə, faktor transkripsiyaya mane olur, əks halda tetikler.
| Famillə bağlı liqand funksiyası | Liqand vəziyyəti | Mənfi tənzimləmə | Müsbət Tənzimləmə |
| DNT-dən ayrılmanı təmin edir | Qoşulur | Repressor zülalının çıxarılması, genin aktivləşdirilməsi | Aktivator zülalının çıxarılması, genin bağlanması |
| DNT-yə faktor əlavə edir | Sil | Repressorun çıxarılması, transkripsiyanın daxil edilməsi | Aktivatoru silin, transkripsiyanı söndürün |
Mənfi tənzimləmə E.coli bakteriyasının triptofan operonu timsalında nəzərdən keçirilə bilər ki, bu da operatorun promotor ardıcıllığı daxilində yerləşməsi ilə xarakterizə olunur. Repressor zülalı iki triptofan molekulunun birləşməsi ilə aktivləşir, bu da DNT-ni bağlayan domeninin bucağını dəyişdirir ki, o, qoşa sarmalın əsas yivinə daxil ola bilsin. Triptofanın aşağı konsentrasiyası zamanı repressor liqandını itirir və yenidən fəaliyyətsiz olur. Başqa sözlə, transkripsiyanın başlama tezliyimetabolit miqdarı ilə tərs mütənasibdir.
Bəzi bakterial operonlar (məsələn, laktoza) müsbət və mənfi tənzimləmə mexanizmlərini birləşdirir. Belə bir sistem ifadənin rasional idarə edilməsi üçün bir siqnal kifayət etmədikdə lazımdır. Beləliklə, laktoza operonu hüceyrəyə daşınan, sonra isə qlükozadan daha az gəlirli olan alternativ enerji mənbəyi olan laktozu parçalayan fermentləri kodlayır. Buna görə də, yalnız sonuncunun aşağı konsentrasiyasında CAP zülalı DNT-yə bağlanır və transkripsiyaya başlayır. Bununla belə, bu, yalnız laktoza olduqda məqsədəuyğundur, onun olmaması Lac repressorunun aktivləşməsinə gətirib çıxarır ki, bu da aktivləşdirici zülalın funksional formasının mövcudluğunda belə polimerazanın promotora çıxışını maneə törədir.
Bakteriyalardakı operon quruluşuna görə bir neçə gen bir tənzimləyici bölgə və 1-2 TF tərəfindən idarə olunur, eukariotlarda isə tək bir gen çoxlu sayda tənzimləyici elementə malikdir və onların hər biri bir çox digər elementlərdən asılıdır. amillər. Bu mürəkkəblik eukariotların və xüsusilə çoxhüceyrəli orqanizmlərin yüksək səviyyədə təşkilinə uyğundur.
Eukariotlarda mRNT sintezinin tənzimlənməsi
Eukaryotik gen ekspressiyasına nəzarət iki elementin birləşmiş təsiri ilə müəyyən edilir: protein transkripsiya faktları (TF) və promotorun yanında, ondan xeyli yüksək, intronlarda və ya ondan sonra yerləşə bilən tənzimləyici DNT ardıcıllıqları. gen (tam mənası ilə gen deyil, kodlaşdırma bölgəsi nəzərdə tutulur).
Bəzi sahələr açar rolunu oynayır, digərləri qarşılıqlı təsir göstərmirbirbaşa TF ilə, lakin DNT molekuluna transkripsiya aktivləşdirmə prosesini müşayiət edən bir döngəyə bənzər bir quruluşun formalaşması üçün lazım olan çevikliyi verir. Belə bölgələrə boşluqlar deyilir. Promotorla birlikdə bütün tənzimləyici ardıcıllıqlar gen nəzarət bölgəsini təşkil edir.
Qeyd etmək lazımdır ki, transkripsiya faktorlarının özlərinin fəaliyyəti genetik ifadənin mürəkkəb çoxsəviyyəli tənzimlənməsinin yalnız bir hissəsidir, burada çoxlu sayda element RNT-nin əmələ gəlib-gəlməyəcəyini müəyyən edən vektora toplanır. nəticədə genomun müəyyən bölgəsindən sintez ediləcək.
Nüvə hüceyrəsində transkripsiyaya nəzarətdə əlavə amil xromatinin strukturunda dəyişiklikdir. Burada həm ümumi tənzimləmə (heterokromatin və euxromatin bölgələrinin paylanması ilə təmin edilir), həm də xüsusi bir genlə əlaqəli yerli tənzimləmə mövcuddur. Polimerazanın işləməsi üçün nukleosom da daxil olmaqla DNT sıxlığının bütün səviyyələri aradan qaldırılmalıdır.
Eukariotlarda transkripsiya faktorlarının müxtəlifliyi gücləndiricilər, səsboğucular (gücləndiricilər və səsboğucular), həmçinin adapter elementləri və izolyatorlardan ibarət çoxlu sayda tənzimləyicilərlə əlaqələndirilir. Bu yerlər genin həm yaxınlığında, həm də xeyli məsafədə (50 min bp-ə qədər) yerləşə bilər.
Gücləndiricilər, səsboğucular və adapter elementləri
Gücləndiricilər tənzimləyici zülal ilə qarşılıqlı əlaqədə olarkən transkripsiyaya səbəb ola bilən qısa ardıcıl DNT-dir. Gücləndiricinin genin promotor bölgəsinə yaxınlaşmasıDNT-nin ilgəkvari strukturunun əmələ gəlməsi hesabına həyata keçirilir. Aktivatorun gücləndiriciyə bağlanması ya başlanğıc kompleksinin yığılmasını stimullaşdırır, ya da polimerazanın uzanmasına kömək edir.
Gücləndirici mürəkkəb quruluşa malikdir və hər birinin öz tənzimləyici zülalına malik olan bir neçə modul yerindən ibarətdir.
Susturucular transkripsiya imkanını yatıran və ya tamamilə istisna edən DNT bölgələridir. Belə bir keçidin işləmə mexanizmi hələ də məlum deyil. Fərz edilən üsullardan biri başlanğıc faktorlarına girişi maneə törədən SIR qrupunun xüsusi zülalları tərəfindən DNT-nin böyük bölgələrinin tutulmasıdır. Bu halda səsboğucudan bir neçə min baza cütü içərisində yerləşən bütün genlər söndürülür.
Adapter elementləri onlara bağlanan TF-lərlə birlikdə steroid hormonlara, siklik AMP və qlükokortikoidlərə selektiv cavab verən genetik keçidlərin ayrıca sinifini təşkil edir. Bu tənzimləyici blok hüceyrənin istilik şokuna, metallara və müəyyən kimyəvi birləşmələrə məruz qalmasına cavabdehdir.
DNT nəzarət zonaları arasında elementlərin başqa bir növü seçilir - izolyatorlar. Bunlar transkripsiya faktorlarının uzaq genlərə təsir etməsinə mane olan xüsusi ardıcıllıqlardır. İzolyatorların təsir mexanizmi hələ aydınlaşdırılmamışdır.
Eukaryotik transkripsiya faktorları
Bakteriyalarda transkripsiya faktorları yalnız tənzimləyici funksiyaya malikdirsə, o zaman nüvə hüceyrələrində fon başlanğıcını təmin edən, lakin eyni zamanda birbaşa bağlanmadan asılı olan bütöv bir qrup TF var. DNT tənzimləyici zülallar. Eukariotlarda sonuncuların sayı və müxtəlifliyi çox böyükdür. Beləliklə, insan orqanizmində zülal transkripsiya faktorlarını kodlayan ardıcıllıqların nisbəti genomun təxminən 10%-ni təşkil edir.
Bu günə qədər eukaryotik TF-lər, eləcə də strukturu bakteriyalarda müsbət və mənfi tənzimləmə modellərindən qat-qat mürəkkəb olan genetik keçidlərin işləmə mexanizmləri yaxşı başa düşülməyib. Sonuncudan fərqli olaraq, nüvə hüceyrəsinin transkripsiya faktorlarının fəaliyyətinə bir və ya iki deyil, bir-birini qarşılıqlı şəkildə gücləndirə, zəiflədə və ya istisna edə bilən onlarla və hətta yüzlərlə siqnal təsir edir.
Bir tərəfdən, müəyyən bir genin aktivləşdirilməsi bütün transkripsiya faktorları qrupunu tələb edir, lakin digər tərəfdən, bir tənzimləyici zülal bir neçə genin kaskad mexanizmi ilə ifadəsini işə salmaq üçün kifayət edə bilər. Bütün bu sistem müxtəlif mənbələrdən (həm xarici, həm də daxili) siqnalları emal edən və onların effektlərini müsbət və ya mənfi işarəsi ilə yekun nəticəyə əlavə edən mürəkkəb kompüterdir.
Eukariotlarda tənzimləyici transkripsiya faktorları (aktivatorlar və repressorlar) bakteriyalarda olduğu kimi operatorla deyil, DNT üzərində səpələnmiş nəzarət yerləri ilə qarşılıqlı təsir göstərir və vasitəçi zülallar, başlanğıc kompleksinin amilləri ola bilən vasitəçilər vasitəsilə inisiasiyaya təsir göstərir. və xromatinin strukturunu dəyişən fermentlər.
Başlamadan əvvəl kompleksə daxil olan bəzi TF-lər istisna olmaqla, bütün transkripsiya faktorları DNT-ni bir-birindən fərqləndirən bir bağlayıcı sahəyə malikdir.onları transkripsiyanın normal keçməsini təmin edən və ya onun tənzimlənməsində vasitəçi kimi çıxış edən çoxsaylı digər zülallardan.
Son tədqiqatlar göstərdi ki, eukaryotik TF-lər təkcə başlanğıca deyil, həm də transkripsiyanın uzanmasına təsir göstərə bilər.
Müxtəliflik və təsnifat
Eukariotlarda 2 qrup protein transkripsiya faktoru var: bazal (başqa cür ümumi və ya əsas adlanır) və tənzimləyici. Birincilər promouterlərin tanınması və başlanğıcdan əvvəl kompleksin yaradılması üçün məsuliyyət daşıyırlar. Transkripsiyaya başlamaq üçün lazımdır. Bu qrupa hüceyrədə həmişə mövcud olan və genlərin diferensial ifadəsinə təsir etməyən bir neçə onlarla zülal daxildir.
Bazal transkripsiya faktorları kompleksi funksiyasına görə bakteriyalardakı siqma alt vahidinə oxşar alətdir, yalnız daha mürəkkəb və bütün növ promotorlar üçün uyğundur.
Başqa bir növ faktorlar tənzimləyici DNT ardıcıllığı ilə qarşılıqlı əlaqə vasitəsilə transkripsiyaya təsir göstərir. Bu fermentlər gen-spesifik olduğundan, onların çoxu var. Xüsusi genlərin bölgələrinə bağlanaraq, müəyyən zülalların ifrazına nəzarət edirlər.
Eukariotlarda transkripsiya faktorlarının təsnifatı üç prinsipə əsaslanır:
- fəaliyyət mexanizmi;
- işləmə şərtləri;
- DNT bağlayan domeninin strukturu.
Birinci xüsusiyyətə görə, amillərin 2 sinfi var: bazal (promotorla qarşılıqlı əlaqə) və yuxarı axın bölgələrinə bağlanma (genin yuxarı axınında yerləşən tənzimləyici bölgələr). Bu cürtəsnifat mahiyyətcə TF-nin ümumi və xüsusi funksional bölgüsünə uyğundur. Əlavə aktivləşdirmə ehtiyacından asılı olaraq yuxarı axın amilləri 2 qrupa bölünür.
Fəaliyyət xüsusiyyətlərinə görə konstitutiv TF-lər (hər zaman istənilən hüceyrədə mövcuddur) və induksiya olunan (bütün hüceyrə tipləri üçün xarakterik deyil və müəyyən aktivləşdirmə mexanizmləri tələb edə bilər) fərqlənirlər. İkinci qrupun faktorları, öz növbəsində, hüceyrəyə xas (ontogenezdə iştirak edir, ciddi ifadə nəzarəti ilə xarakterizə olunur, lakin aktivləşdirmə tələb etmir) və siqnaldan asılı olaraq bölünür. Sonuncular aktivləşdirici siqnalın növünə və fəaliyyət rejiminə görə fərqləndirilir.
Zülal transkripsiya faktorlarının struktur təsnifatı çox genişdir və çoxlu siniflər və ailələri əhatə edən 6 supersinif daxildir.
İş prinsipi
Bazal amillərin işləməsi başlanğıc kompleksinin formalaşması və transkripsiyanın aktivləşməsi ilə müxtəlif alt bölmələrin kaskad yığılmasıdır. Əslində, bu proses aktivator zülalının fəaliyyətində son mərhələdir.
Spesifik amillər transkripsiyanı iki mərhələdə tənzimləyə bilər:
- başlama kompleksinin yığılması;
- məhsuldar uzanmağa keçid.
Birinci halda, spesifik TF-lərin işi xromatinin ilkin yenidən qurulmasına, həmçinin vasitəçinin işə götürülməsinə, oriyentasiyasına və modifikasiyasına, promotorda polimeraza və bazal amillərə qədər azalır ki, bu da aktivləşdirməyə səbəb olur. transkripsiyadan. Siqnal ötürülməsinin əsas elementi vasitəçidir - fəaliyyət göstərən 24 alt bölmədən ibarət komplekstənzimləyici zülal və RNT polimeraza arasında vasitəçi kimi. Qarşılıqlı təsirlərin ardıcıllığı hər bir gen və ona uyğun amil üçün fərdi olur.
Uzunmanın tənzimlənməsi faktorun P-Tef-b zülalı ilə qarşılıqlı təsiri hesabına həyata keçirilir ki, bu da RNT polimeraza promotorla bağlı fasiləni aradan qaldırmağa kömək edir.
TF-nin funksional strukturları
Transkripsiya faktorları modul quruluşa malikdir və işlərini üç funksional domen vasitəsilə yerinə yetirirlər:
- DNT-birləşdirmə (DBD) - genin tənzimləyici bölgəsinin tanınması və qarşılıqlı əlaqəsi üçün lazımdır.
- Trans-aktivləşdirici (TAD) – transkripsiya faktorları da daxil olmaqla digər tənzimləyici zülallarla qarşılıqlı əlaqəyə imkan verir.
- Siqnalın tanınması (SSD) - tənzimləyici siqnalların qəbulu və ötürülməsi üçün tələb olunur.
Öz növbəsində, DNT-ni bağlayan domen bir çox növə malikdir. Onun strukturunda əsas motivlər bunlardır:
- "sink barmaqları";
- ev sahəsi;
- "β"-qatlar;
- döngülər;
- "leucine ildırım";
- spiral-loop-spiral;
- spiral-dönüş-spiral.
Bu sahə sayəsində transkripsiya faktoru DNT nukleotid ardıcıllığını qoşa spiralın səthində naxış şəklində "oxuyur". Bunun sayəsində müəyyən tənzimləyici elementlərin xüsusi tanınması mümkündür.
Motivlərin DNT spiral ilə qarşılıqlı əlaqəsi bunların səthləri arasındakı dəqiq yazışmalara əsaslanır.molekullar.
TF-nin tənzimlənməsi və sintezi
Transkripsiya faktorlarının transkripsiyaya təsirini tənzimləmək üçün bir neçə üsul var. Bunlara daxildir:
- aktivasiya - fosforilləşmə, liqand bağlanması və ya digər tənzimləyici zülallarla (TF daxil olmaqla) qarşılıqlı təsir nəticəsində DNT-yə münasibətdə faktorun funksionallığında dəyişiklik;
- translokasiya - faktorun sitoplazmadan nüvəyə daşınması;
- bağlanma yerinin mövcudluğu - xromatin kondensasiyasının dərəcəsindən asılıdır (heteroxromatin vəziyyətində TF üçün DNT mövcud deyil);
- digər zülallar üçün də xarakterik olan mexanizmlər kompleksi (transkripsiyadan post-translational modifikasiyaya və hüceyrədaxili lokalizasiyaya qədər bütün proseslərin tənzimlənməsi).
Sonuncu üsul hər bir hüceyrədə transkripsiya faktorlarının kəmiyyət və keyfiyyət tərkibini müəyyən edir. Bəzi TF-lər, öz məhsulu reaksiyanın inhibitoruna çevrildikdə, klassik əks əlaqə növünə uyğun olaraq sintezini tənzimləyə bilirlər. Bu zaman faktorun müəyyən konsentrasiyası onu kodlayan genin transkripsiyasını dayandırır.
Ümumi transkripsiya faktorları
Bu amillər hər hansı genin transkripsiyasına başlamaq üçün zəruridir və nomenklaturada qarşılıqlı təsirdə olduqları RNT polimerazanın növündən asılı olaraq TFl, TFll və TFlll kimi təyin edilir. Hər bir amil bir neçə alt bölmədən ibarətdir.
Bazal TF-lər üç əsas funksiyanı yerinə yetirir:
- promotorda RNT polimerazının düzgün yeri;
- transkripsiyanın başlanğıc bölgəsində DNT zəncirlərinin açılması;
- polimerazanın sərbəst buraxılmasıuzadılmaya keçid anında promotor;
Bazal transkripsiya faktorlarının müəyyən alt bölmələri promotorun tənzimləyici elementlərinə bağlanır. Ən əhəmiyyətlisi, başlanğıc nöqtəsindən "-35" nukleotidlər məsafəsində yerləşən TATA qutusudur (bütün genlər üçün xarakterik deyil). Digər bağlayıcı sahələrə INR, BRE və DPE ardıcıllıqları daxildir. Bəzi TF-lər birbaşa DNT ilə əlaqə saxlamır.
RNT polimeraz ll-nin əsas transkripsiya faktorları qrupuna TFllD, TFllB, TFllF, TFllE və TFllH daxildir. Təyinatın sonundakı latın hərfi bu zülalların aşkarlanma qaydasını göstərir. Beləliklə, ilk olaraq lll RNT polimerazasına aid olan TFlllA amili təcrid olundu.
| Ad | Zülal alt vahidlərinin sayı | Funksiya |
| TFllD | 16 (TBP +15 TAF) | TBP TATA qutusuna bağlanır və TAF-lar digər promouter sıralarını tanıyır |
| TFllB | 1 | BRE elementini tanıyır, başlanğıc yerində polimerazanı dəqiq istiqamətləndirir |
| TFllF | 3 | TBP və TFllB ilə polimeraza qarşılıqlı təsirini stabilləşdirir, TFllE və TFllH-nin yapışmasını asanlaşdırır |
| TFllE | 2 | Qəşdirir və tənzimləyir TFllH |
| TFllH | 10 | DNT zəncirlərini başlanğıc nöqtəsində ayırır, RNT sintez edən fermenti promotordan və əsas transkripsiya faktorlarından (biokimya) azad edir.proses RNT polimerazanın Cer5-C-terminal sahəsinin fosforilləşməsinə əsaslanır) |
Bazal TF-nin yığılması yalnız aktivator, vasitəçi və xromatini dəyişdirən zülalların köməyi ilə baş verir.
Xüsusi TF
Genetik ifadəyə nəzarət vasitəsilə bu transkripsiya amilləri həm ayrı-ayrı hüceyrələrin, həm də bütün orqanizmin biosintetik proseslərini embriogenezdən tutmuş dəyişən ətraf mühit şəraitinə incə fenotipik uyğunlaşmaya qədər tənzimləyir. TF-nin təsir dairəsinə 3 əsas blok daxildir:
- inkişaf (embrion və ontogenez);
- hüceyrə dövrü;
- xarici siqnallara cavab.
Transkripsiya faktorlarının xüsusi qrupu embrionun morfoloji diferensiasiyasını tənzimləyir. Bu zülal dəsti homeobox adlı xüsusi 180 bp konsensus ardıcıllığı ilə kodlanır.
Hansı genin transkripsiya edilməli olduğunu müəyyən etmək üçün tənzimləyici zülal genetik keçid (gücləndirici, səsboğucu və s.) kimi çıxış edən xüsusi DNT sahəsini "tapmalı" və ona bağlanmalıdır. Hər bir belə ardıcıllıq, spiralın müəyyən bir xarici seqmentinin və DNT-ni bağlayan domeninin kimyəvi konformasiyalarının üst-üstə düşməsi səbəbindən arzu olunan saytı tanıyan bir və ya bir neçə əlaqəli transkripsiya faktoruna uyğun gəlir (açar kilidi prinsipi). Tanınma üçün DNT-nin əsas strukturunun əsas yiv adlanan bölgəsindən istifadə edilir.
DNT fəaliyyətinə bağlandıqdan sonraaktivləşdirici zülal preinitiator kompleksinin yığılmasına aparan bir sıra ardıcıl addımları tetikler. Bu prosesin ümumiləşdirilmiş sxemi aşağıdakı kimidir:
- Promotor bölgəsində xromatinə bağlanan aktivator, ATP-dən asılı yenidən təşkili komplekslərinin toplanması.
- Xromatinin yenidən təşkili, histonu dəyişdirən zülalların aktivləşdirilməsi.
- Histonların kovalent modifikasiyası, digər aktivator zülalların cəlb edilməsi.
- Əlavə aktivləşdirici zülalların genin tənzimləyici bölgəsinə bağlanması.
- Vasitəçinin və ümumi TF-nin iştirakı.
- Promouterdə ilkin başlanğıc kompleksinin yığılması.
- Digər aktivator zülalların təsiri, başlanğıcdan əvvəl kompleksin alt bölmələrinin yenidən təşkili.
- Transkripsiyaya başlayın.
Bu hadisələrin sırası gendən genə dəyişə bilər.
Belə sayda aktivləşdirmə mexanizmlərinə eyni dərəcədə geniş repressiya üsulları uyğun gəlir. Yəni, başlanğıc yolunda mərhələlərdən birini maneə törətməklə, tənzimləyici zülal onun effektivliyini azalda bilər və ya tamamilə bloklaya bilər. Çox vaxt repressor transkripsiyanın olmamasına zəmanət verən bir neçə mexanizmi eyni anda işə salır.
Genlərin əlaqələndirilmiş nəzarəti
Hər bir transkriptonun öz tənzimləmə sisteminə malik olmasına baxmayaraq, eukariotların bakteriya kimi müəyyən bir vəzifəni yerinə yetirməyə yönəlmiş gen qruplarını işə salmağa və ya dayandırmağa imkan verən bir mexanizmi var. Buna birləşmələri tamamlayan transkripsiya təyin edən amil nail olunurgenin maksimum aktivləşdirilməsi və ya bastırılması üçün zəruri olan digər tənzimləyici elementlər.
Belə tənzimlənməyə məruz qalan transkriptonlarda müxtəlif komponentlərin qarşılıqlı təsiri nəticəsində vektor kimi çıxış edən eyni zülal əmələ gəlir. Buna görə də belə bir amilin aktivləşməsi bir anda bir neçə geni təsir edir. Sistem kaskad prinsipi ilə işləyir.
Koordinasiyalı idarəetmə sxemini sələfləri mioblastlar olan skelet əzələ hüceyrələrinin ontogenetik diferensasiyası nümunəsində nəzərdən keçirmək olar.
Yetkin əzələ hüceyrəsi üçün xarakterik olan zülalların sintezini kodlayan genlərin transkripsiyası dörd miogen faktordan hər hansı biri tərəfindən tetiklenir: MyoD, Myf5, MyoG və Mrf4. Bu zülallar özlərinin və bir-birlərinin sintezini aktivləşdirir, həmçinin əlavə transkripsiya faktoru Mef2 və struktur əzələ zülalları üçün genləri ehtiva edir. Mef2, müsbət rəy mexanizmi ilə eyni zamanda miogen zülalların konsentrasiyasını saxlamaqla, mioblastların sonrakı diferensiasiyasının tənzimlənməsində iştirak edir.
