Meccanismo di azione, tipi, funzioni del fattore di trascrizione

UN Fattore di trascrizione È una proteina "accessoria" regolatoria necessaria per la trascrizione genetica. La trascrizione è il primo passo dell'espressione genetica e implica il trasferimento di informazioni contenute nel DNA a una molecola di RNA, che viene successivamente elaborata per dare origine ai prodotti genici.

L'RNA polimerasi II è l'enzima responsabile della trascrizione della maggior parte dei geni eucariotici e produce, oltre ad alcuni piccoli RNA, gli RNA di messaggistica che verranno quindi tradotti in proteine. Questo enzima richiede la presenza di un tipo di fattori di trascrizione noti come fattori di trascrizione generale o basale.

Tipo di fattore di trascrizione "Chiusura di leucina" (Fonte: I, Spletete [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0/)] via Wikimedia Commons)

Tuttavia, questi non sono gli unici fattori di trascrizione che esistono in natura, poiché esistono proteine ​​"non generali", sia negli eucarioti che in procarioti e archi, che sono coinvolti nella regolazione della trascrizione genetica specifica del tessuto (negli organismi multicellulari ) o nella regolazione dell'attività genica in risposta a vari stimoli.

Questi fattori di trascrizione sono effettori di grande importanza e possono essere trovati praticamente in tutti gli organismi viventi, poiché rappresentano la principale fonte di regolazione dell'espressione genetica.

Studi dettagliati di diversi fattori di trascrizione in diversi tipi di organismi viventi indicano che hanno una struttura modulare, in cui una regione specifica è responsabile dell'interazione con il DNA, mentre altri producono effetti stimolanti o inibitori.

I fattori di trascrizione, quindi, partecipano alla modellizzazione dei modelli di espressione genetica che non hanno nulla a che fare con i cambiamenti nella sequenza del DNA, ma con i cambiamenti epigenetici. La scienza che è responsabile dello studio di questi cambiamenti è nota come epigenetica.

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Meccanismo di azione

Al fine di esercitare le loro funzioni, i fattori di trascrizione devono essere in grado di riconoscere e unirsi specificamente a una particolare sequenza di DNA per influenzare positivamente o negativamente la trascrizione di detto regione del DNA.

I fattori di trascrizione generale, che sono sostanzialmente gli stessi per la trascrizione di tutti i geni di tipo II negli eucarioti, sono assemblati per la prima.

Il processo è dato da diversi passaggi consecutivi:

- L'unione del fattore di trascrizione generale tfiid a una sequenza di timina ripetuta (t) e adenina (a) nel gene noto come “The Box Tata"; Ciò provoca la distorsione del DNA necessaria per l'Unione di altre proteine ​​nella regione del promotore.

- Assemblaggio posteriore di altri fattori generali (TFIIB, TFIIH, TFIH, TFIIE, TFIIF, ecc.) e dell'RNA polimerasi II, formando quello che viene chiamato il Complesso di iniziazione di trascrizione.

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- Liberazione del complesso di iniziazione, fosforilazione della polimerasi da parte del fattore TFIIH e l'inizio della trascrizione e della sintesi di una molecola di RNA dalla sequenza del gene che viene trascritto.

Attivazione e repressione della trascrizione

Come accennato, i fattori di trascrizione "non generali" possono regolare l'espressione dei geni, positivamente o negativamente.

Attivazione

Alcune di queste proteine ​​contengono, oltre ai domini strutturali dell'unione del DNA, altre ragioni note come domini di attivazione, che sono ricchi di residui di acido acido, glutammina o residui di prolina.

Questi domini di attivazione interagiscono con gli elementi del complesso dei fattori di trascrizione generali o con molecole coattivanti correlate che interagiscono direttamente con il complesso. Questa interazione si traduce nella stimolazione dell'assemblaggio del complesso trascrittivo o nell'aumento della sua attività.

Repressione

La maggior parte dei fattori di trascrizione inibisce la trascrizione quando si interferiscono con l'attività dei fattori di trascrizione che agiscono positivamente, bloccando il suo effetto stimolante. Possono lavorare bloccando l'unione del fattore positivo al DNA o agendo sui fattori che inattivano la struttura della cromatina.

Altri fattori inibitori agiscono bloccando direttamente la trascrizione, senza bloccare l'azione di qualsiasi fattore trascrizionale attivante; e diminuire il livello basale della trascrizione, a un livello ancora più basso di quello ottenuto in assenza di fattori di attivazione.

Come l'attivazione delle proteine, i fattori di repressione agiscono direttamente o indirettamente con i fattori di trascrizione basali o generali.

Ragazzi

Sebbene la maggior parte dei fattori di trascrizione siano classificati in base alle caratteristiche o all'identità dei loro domini sindacali del DNA, ci sono alcuni, anche classificati come fattori di trascrizione, che non interagiscono direttamente con il DNA e sono noti come fattori di trascrizione "indiretti".

Fattori di trascrizione diretti

Sono i fattori di trascrizione più comuni. Hanno domini sindacali del DNA e possono attivare o inibire l'espressione genica mediante la loro unione a specifiche regioni del DNA. Differiscono l'uno dall'altro soprattutto per quanto riguarda i loro domini sindacali del DNA e il loro stato di oligomerizzazione.

Le famiglie più studiate e riconosciute di questo tipo di fattori sono:

Helix-Guteero-Hélice ("Helix-Turn-Helix", Hth)

Questa è stata la prima famiglia di fattori con i domini dell'Unione del DNA che è stato scoperto ed è presente in molti eucarioti e procarioti. La sua ragione di riconoscimento consiste in un'elica α, una svolta e una seconda elica α.

Hanno conservato domini di glicina nella regione del turno e anche alcuni rifiuti idrofobici che aiutano a stabilizzare la disposizione delle due eliche nell'unità HTH.

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 Homedominium

È presente in un gran numero di proteine ​​regolatorie eucariotiche. Le prime sequenze sono state riconosciute nelle proteine ​​regolatori dello sviluppo di Drosophila. Questo dominio contiene un motivo HTH per unirsi al DNA e a un'elica α aggiuntiva, oltre a un braccio N-terminale esteso.

Dita di zinco

Sono stati scoperti nel fattore di trascrizione tfiiia di Xenopus Ed è stato dimostrato che partecipano a molti aspetti della regolazione genetica eucariotica. Si trovano nelle proteine ​​indotte da segnali di differenziazione e crescita, nei protooncogeni e in alcuni fattori di trascrizione generali.

Sono caratterizzati dalla presenza di ripetizioni in un lotto di motivi di zinco di 30 rifiuti che contengono diversi rifiuti e rifiuti di istidina.

Recettori di steroidi

Questa famiglia include significative proteine ​​regolatorie che, oltre ad avere un dominio per l'Unione degli ormoni, hanno un dominio dell'unione del DNA e di solito agiscono come attivatori trascrizionali.

I domini sindacali contengono 70 rifiuti, tra cui 8 residui di cisteina trattenuti. Alcuni autori considerano che questi fattori potrebbero formare una coppia di dita di zinco, data la presenza di due giochi a quattro -cistein.

Chiusura di leucina e elicolo ("Elica elica-elica ")

Questi fattori di trascrizione sono coinvolti nella differenziazione e nello sviluppo e nel lavoro per la formazione di un eterodimero. Il dominio di chiusura della leucina è osservato in vari eucarioti ed è caratterizzato da due sottodomi: la chiusura delle leucine che misurano la dimerizzazione e una regione di base per l'unione con DNA.

Ragioni per ragioni β           

Si trovano principalmente nei fattori eucariotici e distinguono.

Fattori di trascrizione indiretti

Questo tipo di fattori di trascrizione esercita i suoi effetti regolatori sull'espressione genetica non attraverso la sua interazione diretta con il DNA, ma attraverso le interazioni proteina-proteina con altri fattori di trascrizione che interagiscono con il DNA. Ecco perché sono chiamati "indiretti".

Il primo a descrivere è stato il trans-attivatore del virus di "Herpes semplice " (HSV) noto come VP16, che si lega al fattore OCT-1 quando le cellule sono infettate da questo virus, stimolando la trascrizione di un gene specifico.

I fattori di questo tipo, come quelli che si legano al DNA, possono attivare o reprimere la trascrizione genica, quindi sono chiamati "coercizionatori" e "corretti", rispettivamente.

Regolamento

Queste proteine ​​possono essere regolate su due livelli: nella loro sintesi e nella loro attività, che dipende da diverse variabili e situazioni multiple.

Regolazione della sintesi

La regolazione della sua sintesi può essere correlata all'espressione specifica del tessuto di alcuni fattori di trascrizione. Un esempio di questo può essere il fattore myode, sintetizzato solo nelle cellule muscolari scheletriche ed è necessario per la differenziazione dei suoi fibroblasti indifferenziati.

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Sebbene la regolazione della sintesi sia sostanzialmente utilizzata per il controllo dell'espressione genetica in specifici tipi e tessuti cellulari, questo non è l'unico modo, poiché la sintesi di fattori coinvolti nell'induzione di geni che partecipano alla risposta è anche regolata da diversi stimoli.

Regolazione delle attività

Un altro meccanismo di regolazione per i fattori di trascrizione è la regolazione della sua attività, che ha a che fare con l'attivazione di altri fattori di trascrizione pre -esistenti che esercitano effetti positivi o negativi sull'attività di un particolare fattore.

L'attivazione di questi fattori "secondari" di solito si verifica attraverso diversi meccanismi come l'Unione dei ligandi, alterazioni delle proteine-proteina, interazioni di fosforilazione, tra gli altri.

Funzioni e importanza

I fattori di trascrizione partecipano a una varietà di processi come lo sviluppo embrionale, la crescita e la differenziazione, il controllo del ciclo cellulare, l'adattamento alle condizioni ambientali fluttuanti, il mantenimento di specifici modelli di sintesi proteica di cellule e tessuti, ecc.

Nelle piante, ad esempio, hanno importanti funzioni in difesa e in eventi di risposta a diversi tipi di stress. È stato determinato che l'osteogenesi negli animali è controllata da fattori di trascrizione, così come molti altri processi di differenziazione di diverse linee cellulari.

Data l'importanza di queste proteine ​​negli organismi, non è raro pensare che le alterazioni in questi elementi regolatori causano gravi alterazioni patologiche.

Nel caso dell'uomo, le patologie associate a fattori di trascrizione possono essere disturbi dello sviluppo (a causa di mutazioni che producono inattivazione di fattori di trascrizione, ad esempio), disturbi nella risposta ormonale o tumori.

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