Wie funktionieren Transkriptionsfaktoren?

Transkriptionsfaktoren sind Proteine, die an DNA binden, um die Genexpression durch Förderung oder Unterdrückung der Genexpression zu regulieren. Daher können sie entweder Aktivatoren sein, die die Genexpression "einschalten", oder Repressoren, die die Genexpression "ausschalten". Die Aktivierung der Genexpression erzeugt eine mRNA-Kopie des Gens in einem als Transkription bekannten Prozess. Es wird durch RNA-Polymerase geregelt. Die Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen befinden sich in den regulatorischen Elementen des Gens stromaufwärts des Promotors. In Kürze, Die Hauptfunktion der Transkriptionsfaktoren ist die Bestimmung Zeit, Ort und Effizienz der Transkription.

Wichtige Bereiche

1. Was sind Transkriptionsfaktoren?
     - Definition, Eigenschaften, Familien
2. Wie funktionieren Transkriptionsfaktoren?
     - Aktivatoren, Enhancer

Schlüsselbegriffe: Aktivatoren, Transkriptionsfaktoren, Enhancer, Genexpression, Repressoren, Transkriptionsfaktoren

Was sind Transkriptionsfaktoren?

Ein Transkriptionsfaktor ist ein Molekül, das die Expression eines Gens entweder durch Aktivieren oder Unterdrücken der Transkription des Gens reguliert. RNA-Polymerase ist das Enzym, das die Transkription eines als Gen bekannten DNA-Fragments in ein RNA-Molekül katalysiert. Transkriptionsfaktoren sind hauptsächlich an der Bestimmung von Zeit, Ort und der Effizienz der Transkription beteiligt. Das Hauptmerkmal eines Transkriptionsfaktors ist, dass er mindestens einen enthält DNA-Bindungsdomäne (DBD). Ungefähr 10% der Gene im Genom sind für Transkriptionsfaktoren kodiert.

Fünf Familien von Transkriptionsfaktoren, die strukturelle Merkmale aufweisen, können wie folgt identifiziert werden.

Transkriptionsfaktor-Familien

Transkriptionsfaktor-Familie	Beispiel
Helix-Wendel-Helix	1. Oktober
Helix-Loop-Helix	E2A
Zinkfinger	Glucocorticoid-Rezeptor, GATA-Proteine
Grundlegender Protein-Leucin-Reißverschluss	Aktivatorprotein-1 (AP-1), Bindungsfaktor für cyclisches AMP-Reaktionselement (CREB)
Β-Blatt-Motive	Kernfaktor-kB (NF-kB)

In beiden Prokaryoten erleichtern oder verhindern Transkriptionsfaktoren die Bindung von RNA-Polymerase an den Promotor. Neben der Genregulation sind Transkriptionsfaktoren auch an Chromatinmodifikationen, RNA-Splicing und siRNA-Kontrollmechanismen beteiligt.

Wie funktionieren Transkriptionsfaktoren?

Transkriptionsfaktoren sind die Proteine, die für die Regulation der Genexpression verantwortlich sind. Im Allgemeinen sollte die RNA-Polymerase den Promotor für die Initiierung der Transkription erkennen und daran binden. Promotor ist die Region der DNA, die die Transkription eines bestimmten Gens initiiert. In Prokaryoten bindet die RNA-Polymerase selbst an die Promotorregion. In Eukaryoten bindet die RNA-Polymerase jedoch mit Hilfe einiger anderer Transkriptionsfaktoren an den Promotor basale (allgemeine) Transkriptionsfaktoren.

Transkriptionsfaktoren binden an die Sequenzen, die als Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen in den cis-Regulator-DNA-Sequenzen des Gens stromaufwärts des Promotors bekannt sind. Bei der Bindung erleichtern oder verhindern sie die Bindung der RNA-Polymerase an den Promotor. Die Transkriptionsfaktor - Bindungsstelle wird entweder als Enhancer oder Schalldämpfer.  Die Enhancer schalten das Gen ein, während die Schalldämpfer das Gen ausschalten.. Die Transkriptionsfaktoren, die an die Enhancer binden und die Genexpression aktivieren, werden als Aktivatoren bezeichnet. Sie helfen basalen Transkriptionsfaktoren und / oder RNA-Polymerasen, an den Promotor zu binden. Die Wirkung von Aktivatoren ist in gezeigt Abbildung 1.

Die Transkriptionsfaktoren, die an die Schalldämpfer binden und die Genexpression unterdrücken, werden als Repressoren bezeichnet. Repressoren verhindern, dass die basalen Transkriptionsfaktoren und / oder RNA-Polymerasen an den Promotor binden. Obwohl die Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen von der Promotorregion getrennt sind, ermöglicht die Flexibilität des DNA-Strangs, dass sowohl die Bindungsstellen für den Transkriptionsfaktor als auch die Promotorregionen durch Bildung einer DNA-Schleife zusammenkommen.

Verschiedene Arten von Genen werden in verschiedenen Gewebearten exprimiert. Diese differentielle Genexpression wird mittels Transkriptionsfaktoren erreicht. Diese Gene bestehen aus mehreren Verstärkern oder Schalldämpfern.

Fazit

Die Genexpression muss entsprechend den Anforderungen der Zelle reguliert werden. Transkriptionsfaktoren sind für die Regulation der Genexpression verantwortlich. Sie binden entweder an den Enhancer oder an den Silencer-Bereich stromaufwärts des Promotors des Gens. Die Transkriptionsfaktoren, die an die Enhancer-Regionen binden, sind als Aktivatoren bekannt, und diejenigen, die an die Schalldämpfer binden, sind Repressoren. Aktivatoren erleichtern die Bindung von RNA-Polymerase an die Promotorregion, während Repressoren die Bindung von RNA-Polymerase an die Promotorregion verhindern.

Referenz:

1. "Transkriptionsfaktoren". Khan Akademie, Hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. "Transcription Factors" von Kelvinsong - Eigene Arbeit (CC BY 3.0) über Commons Wikimedia