Barcha organizmlarda (ba'zi viruslar bundan mustasno) genetik materialning amalga oshirilishi DNK-RNK-oqsil tizimiga muvofiq sodir bo'ladi. Birinchi bosqichda ma'lumot bir nuklein kislotadan ikkinchisiga qayta yoziladi (transkripsiya qilinadi). Bu jarayonni tartibga soluvchi oqsillar transkripsiya omillari deb ataladi.
Trankripsiya nima
Trankripsiya - bu DNK shabloniga asoslangan RNK molekulasining biosintezi. Bu nuklein kislotalarni tashkil etuvchi ma'lum azotli asoslarning bir-birini to'ldirishi tufayli mumkin. Sintez maxsus fermentlar - RNK polimerazalari tomonidan amalga oshiriladi va ko'plab tartibga soluvchi oqsillar tomonidan boshqariladi.
Butun genom bir vaqtning o'zida emas, balki uning faqat ma'lum bir qismi transkripsiya deb ataladi. Ikkinchisiga promotor (RNK polimeraza biriktirilish joyi) va terminator (sintezning tugallanishini faollashtiruvchi ketma-ketlik) kiradi.
Prokaryotik transkripton bir nechta strukturaviy genlardan (tistronlardan) tashkil topgan operondir. Uning asosida polikistronik RNK sintezlanadi,funktsional jihatdan bog'liq bo'lgan oqsillar guruhining aminokislotalar ketma-ketligi haqida ma'lumotni o'z ichiga olgan. Eukaryotik transkripsiyada faqat bitta gen mavjud.
Trankripsiya jarayonining biologik roli shablonli RNK ketma-ketliklarini shakllantirishdan iborat bo'lib, ular asosida ribosomalarda oqsil sintezi (translyatsiya) amalga oshiriladi.
Prokaryotlar va eukariotlarda RNK sintezi
RNK sintezi sxemasi barcha organizmlar uchun bir xil va 3 bosqichni o'z ichiga oladi:
- Initiatsiya - polimerazaning promotorga biriktirilishi, jarayonning faollashishi.
- Uzayish - nukleotid zanjirining 3' dan 5' gacha yo'nalishi bo'yicha cho'zilishi, DNK monomerlariga komplementer sifatida tanlangan azotli asoslar orasidagi fosfodiester bog'larining yopilishi bilan tugaydi.
- Tugatish - sintez jarayonining tugallanishi.
Prokariotlarda RNKning barcha turlari beshta protomerdan (b, b', ō va ikkita a subbirlikdan) iborat bitta RNK polimeraza tomonidan transkripsiyalanadi, ular birgalikda ribonukleotidlar zanjirini ko'paytirishga qodir bo'lgan yadro-fermentni hosil qiladi.. Qo'shimcha s birligi ham mavjud bo'lib, ularsiz polimerazaning promotorga biriktirilishi mumkin emas. Yadro va sigma omil kompleksi goloferment deb ataladi.
s subunit har doim ham yadro bilan bog'lanmagan bo'lishiga qaramay, u RNK polimerazasining bir qismi hisoblanadi. Dissotsiatsiyalangan holatda sigma promotor bilan bog'lana olmaydi, faqat golofermentning bir qismi sifatida. Initsiatsiya tugagandan so'ng, bu protomer yadrodan ajralib chiqadi va uning o'rnini cho'zish omili egallaydi.
Xususiyatlarprokaryotlar tarjima va transkripsiya jarayonlarining birikmasidir. Ribosomalar darhol sintezlana boshlagan RNKga qo'shiladi va aminokislotalar zanjirini hosil qiladi. Terminator hududida soch tolasi tuzilishining shakllanishi tufayli transkripsiya to'xtaydi. Bu bosqichda DNK-polimeraza-RNK kompleksi parchalanadi.
Eukaryotik hujayralarda transkripsiya uchta ferment tomonidan amalga oshiriladi:
- RNK polimeraza l - 28S va 18S-ribosomali RNKni sintez qiladi.
- RNK polimeraza ll – oqsillar va kichik yadroviy RNKlarni kodlovchi genlarni transkripsiya qiladi.
- RNK polimeraza lll - tRNK va 5S rRNK (ribosomalarning kichik subbirligi) sintezi uchun javob beradi.
Bu fermentlarning hech biri promotor bilan oʻzaro taʼsirni taʼminlovchi maxsus oqsillar ishtirokisiz transkripsiyani boshlashga qodir emas. Jarayonning mohiyati prokaryotlar bilan bir xil, ammo har bir bosqich ko'proq funktsional va tartibga soluvchi elementlarning, shu jumladan xromatinni o'zgartiruvchi elementlarning ishtirokida ancha murakkab. Faqat boshlang'ich bosqichida yuzga yaqin oqsillar, jumladan, bir qator transkripsiya omillari ishtirok etadi, bakteriyalarda esa promotor bilan bog'lanish uchun bitta sigma bo'linmasi kifoya qiladi va ba'zan faollashtiruvchi yordami kerak bo'ladi.
Har xil turdagi oqsillar biosintezidagi transkripsiyaning biologik rolining eng muhim hissasi genlarni o'qishni nazorat qilish uchun qat'iy tizim zarurligini belgilaydi.
Transkripsiya reglamenti
Hech bir hujayrada genetik material to'liq amalga oshirilmaydi: genlarning faqat bir qismi transkripsiya qilinadi, qolganlari esa faol emas. Bu kompleks tufayli mumkinQaysi DNK segmentlaridan va qaysi miqdorda RNK ketma-ketligi sintezlanishini aniqlaydigan tartibga solish mexanizmlari.
Bir hujayrali organizmlarda genlarning differensial faolligi adaptiv qiymatga ega bo’lsa, ko’p hujayrali organizmlarda bir genom asosida har xil turdagi to’qimalar shakllanganda embriogenez va ontogenez jarayonlarini ham belgilaydi.
Gen ifodasi bir necha darajalarda nazorat qilinadi. Eng muhim bosqich - transkripsiyani tartibga solish. Ushbu mexanizmning biologik ma'nosi hujayra yoki organizm mavjud bo'lishning ma'lum bir daqiqasida zarur bo'lgan turli xil oqsillarni zarur miqdorda ushlab turishdir.
RNKni qayta ishlash, translatsiya qilish va yadrodan sitoplazmaga tashish kabi boshqa darajalarda biosintezning moslashuvi mavjud (ikkinchisi prokariotlarda mavjud emas). Ijobiy tartibga solinganida, bu tizimlar transkripsiyaning biologik ma'nosi bo'lgan faollashtirilgan genga asoslangan protein ishlab chiqarish uchun javobgardir. Biroq, har qanday bosqichda zanjir to'xtatilishi mumkin. Eukariotlardagi ba'zi tartibga solish xususiyatlari (alternativ promotorlar, qo'shilish, poliadenellatsiya joylarini o'zgartirish) bir xil DNK ketma-ketligiga asoslangan oqsil molekulalarining turli xil variantlari paydo bo'lishiga olib keladi.
RNKning shakllanishi protein biosintezi yo'lida genetik ma'lumotni dekodlashning birinchi bosqichi bo'lganligi sababli, transkripsiya jarayonining hujayra fenotipini o'zgartirishdagi biologik roli qayta ishlash yoki tarjimani tartibga solishdan ko'ra muhimroqdir..
Maxsus genlarning faolligini aniqlashprokaryotlarda ham, eukariotlarda ham DNKning tartibga soluvchi hududlari va transkripsiya omillari (TF) ni o'z ichiga olgan maxsus kalitlar yordamida boshlash bosqichida sodir bo'ladi. Bunday kalitlarning ishlashi avtonom emas, balki boshqa uyali tizimlarning qattiq nazorati ostida. RNK sintezini nospesifik tartibga solish mexanizmlari ham mavjud bo'lib, ular boshlash, cho'zilish va tugatishning normal o'tishini ta'minlaydi.
Transkripsiya omillari tushunchasi
Genomning tartibga soluvchi elementlaridan farqli o'laroq, transkripsiya omillari kimyoviy jihatdan oqsillardir. DNKning ma'lum hududlari bilan bog'lanib, ular transkripsiya jarayonini faollashtirishi, inhibe qilishi, tezlashtirishi yoki sekinlashtirishi mumkin.
Ishlab chiqarilgan ta'sirga qarab, prokaryotlar va eukariotlarning transkripsiya omillarini ikki guruhga bo'lish mumkin: aktivatorlar (RNK sintezini boshlash yoki intensivligini oshirish) va repressorlar (jarayonni bostirish yoki inhibe qilish). Hozirda turli organizmlarda 2000 dan ortiq TF topilgan.
Prokariotlarda transkripsiyaviy tartibga solish
Prokariotlarda RNK sintezini boshqarish asosan TF ning transkriptonning ma'lum bir hududi - promotor yonida joylashgan (ba'zan u bilan kesishgan) operator bilan o'zaro ta'siri tufayli boshlang'ich bosqichda sodir bo'ladi. aslida, tartibga soluvchi oqsil (aktivator yoki repressor) uchun qo'nish joyidir. Bakteriyalar genlarni differensial nazorat qilishning yana bir usuli bilan tavsiflanadi - turli promotorlar guruhlari uchun mo'ljallangan muqobil s-subbirliklarning sintezi.
Qisman operon ifodasicho'zilish va tugatish bosqichlarida tartibga solinishi mumkin, lekin DNK bilan bog'laydigan TFlar tufayli emas, balki RNK polimeraza bilan o'zaro ta'sir qiluvchi oqsillar tufayli. Bularga Gre proteinlari va antiterminator omillari Nus va RfaH kiradi.
Prokariotlarda transkripsiyaning cho'zilishi va tugashiga ma'lum darajada parallel oqsil sintezi ta'sir qiladi. Eukariotlarda bu jarayonlarning o'zi ham, transkripsiya va tarjima omillari ham fazoviy ravishda ajratilgan, ya'ni ular funktsional jihatdan bog'liq emas.
Aktivatorlar va repressorlar
Prokariotlarda transkripsiyani boshlash bosqichida ikkita tartibga solish mexanizmi mavjud:
- musbat - faollashtiruvchi oqsillar tomonidan amalga oshiriladi;
- salbiy - repressorlar tomonidan boshqariladi.
Omil musbat tartibga solinsa, omilning operatorga biriktirilishi genni faollashtiradi, manfiy bo'lsa, aksincha, uni o'chiradi. Regulyativ oqsilning DNK bilan bog'lanish qobiliyati ligandning biriktirilishiga bog'liq. Ikkinchisining rolini odatda past molekulyar og'irlikdagi hujayra metabolitlari o'ynaydi, bu holda ular koaktivatorlar va korepressorlar rolini o'ynaydi.
Repressorning ta'sir qilish mexanizmi promotor va operator mintaqalarining bir-biriga mos kelishiga asoslangan. Bunday tuzilishga ega operonlarda oqsil omilining DNKga biriktirilishi RNK polimeraza qo'shiladigan joyning bir qismini yopadi va bu ikkinchisining transkripsiyani boshlashiga to'sqinlik qiladi.
Aktivatorlar RNK polimerazalari tomonidan yomon taniydigan yoki erishi qiyin boʻlgan zaif, past funksional promotorlarda ishlaydi (alohida spiral iplari)Transkripsiyani boshlash uchun DNK kerak). Operatorga qo'shilish orqali protein omili polimeraza bilan o'zaro ta'sir qiladi, bu esa boshlash ehtimolini sezilarli darajada oshiradi. Aktivatorlar transkripsiya intensivligini 1000 marta oshirishi mumkin.
Ba'zi prokaryotik TFlar operatorning promotorga nisbatan joylashuviga qarab ham faollashtiruvchi, ham repressor vazifasini bajarishi mumkin: agar bu hududlar bir-biriga mos tushsa, omil transkripsiyani inhibe qiladi, aks holda u ishga tushadi.
| Folktorga nisbatan ligand funksiyasi | Ligand holati | Salbiy tartibga solish | Ijobiy tartibga solish |
| DNKdan ajratishni ta'minlaydi | Qo'shilish | Repressor oqsilini olib tashlash, genni faollashtirish | Aktivator oqsilini olib tashlash, genni oʻchirish |
| DNKga omil qo'shadi | Oʻchirish | Repressorni olib tashlash, transkripsiyani kiritish | Aktivatorni olib tashlash, transkripsiyani oʻchirish |
Salbiy tartibga solishni E. coli bakteriyasining triptofan operoni misolida ko'rib chiqish mumkin, bu operatorning promotorlar ketma-ketligi ichida joylashishi bilan tavsiflanadi. Repressor oqsili ikkita triptofan molekulasining biriktirilishi bilan faollashadi, ular DNKni bog'lash domenining burchagini o'zgartiradi, shuning uchun u qo'sh spiralning asosiy yiviga kira oladi. Triptofanning past konsentratsiyasida repressor ligandni yo'qotadi va yana faol bo'lmaydi. Boshqacha qilib aytganda, transkripsiyani boshlash chastotasimetabolit miqdoriga teskari proportsional.
Ba'zi bakterial operonlar (masalan, laktoza) ijobiy va salbiy tartibga solish mexanizmlarini birlashtiradi. Bunday tizim ifodani oqilona boshqarish uchun bitta signal etarli bo'lmaganda kerak bo'ladi. Shunday qilib, laktoza operoni hujayra ichiga olib o'tadigan fermentlarni kodlaydi va keyin glyukozaga qaraganda kamroq foydali bo'lgan muqobil energiya manbai bo'lgan laktozani parchalaydi. Shuning uchun, faqat ikkinchisining past konsentratsiyasida, CAP oqsili DNK bilan bog'lanadi va transkripsiyani boshlaydi. Biroq, bu faqat laktoza mavjud bo'lganda tavsiya etiladi, uning yo'qligi Lak repressorining faollashishiga olib keladi, bu esa faollashtiruvchi oqsilning funktsional shakli mavjud bo'lganda ham polimerazaning promotorga kirishini bloklaydi.
Bakteriyalardagi operon tuzilishi tufayli bir nechta genlar bir tartibga soluvchi hudud va 1-2 TF tomonidan boshqariladi, eukariotlarda esa bitta genda koʻp sonli tartibga soluvchi elementlar mavjud boʻlib, ularning har biri boshqa koʻplab boshqa omillarga bogʻliq. omillar. Bu murakkablik eukariotlar va ayniqsa ko'p hujayrali organizmlarning yuqori darajada tashkil etilishiga mos keladi.
Eukariotlarda mRNK sintezini tartibga solish
Eukaryotik gen ekspressiyasini nazorat qilish ikki elementning birgalikdagi ta'siri bilan belgilanadi: oqsil transkripsiyasi faktlari (TF) va promotor yonida, undan ancha yuqori, intronlarda yoki undan keyin joylashgan bo'lishi mumkin bo'lgan tartibga soluvchi DNK ketma-ketligi. gen (to'liq ma'noda gen emas, kodlash hududini anglatadi).
Ba'zi hududlar kalit vazifasini bajaradi, boshqalari o'zaro ta'sir qilmaydito'g'ridan-to'g'ri TF bilan, lekin DNK molekulasiga transkripsiya faollashuvi jarayoni bilan birga keladigan halqaga o'xshash strukturaning shakllanishi uchun zarur bo'lgan moslashuvchanlikni beradi. Bunday hududlar spacers deb ataladi. Barcha tartibga soluvchi ketma-ketliklar promouter bilan birgalikda gen nazorati hududini tashkil qiladi.
Ta'kidlash joizki, transkripsiya omillarining o'zi genetik ekspressiyani murakkab ko'p darajali tartibga solishning faqat bir qismi bo'lib, unda ko'p sonli elementlar hosil bo'lgan vektorga qo'shiladi, bu esa RNK ning ishlashini aniqlaydi. oxir-oqibat genomning ma'lum bir hududidan sintezlanadi.
Yadro hujayrasida transkripsiyani nazorat qilishning qo'shimcha omili xromatin tuzilishining o'zgarishi hisoblanadi. Bu erda ham umumiy tartibga solish (heterokromatin va euchromatin hududlarini taqsimlash bilan ta'minlangan) va ma'lum bir gen bilan bog'liq mahalliy tartibga solish mavjud. Polimeraza ishlashi uchun DNK siqilishining barcha darajalari, jumladan nukleosoma yo'q qilinishi kerak.
Eukariotlardagi transkripsiya omillarining xilma-xilligi regulyatorlarning ko'pligi bilan bog'liq bo'lib, ular kuchaytirgichlar, susturucular (kuchaytirgichlar va susturucular), shuningdek, adapter elementlari va izolyatorlarni o'z ichiga oladi. Bu joylar genga ham yaqin, ham ancha masofada joylashgan bo'lishi mumkin (50 ming bpgacha).
Yaxshilashtiruvchilar, susturucular va adapter elementlari
Kuchaytiruvchilar bu tartibga soluvchi oqsil bilan oʻzaro taʼsirlashganda transkripsiyani ishga tushirishga qodir boʻlgan qisqa ketma-ket DNK. Kuchaytirgichni genning promotor mintaqasiga yaqinlashishiDNK ning halqasimon struktura hosil bo'lishi tufayli amalga oshiriladi. Aktivatorning kuchaytirgich bilan bog'lanishi yoki boshlash kompleksining yig'ilishini rag'batlantiradi yoki polimeraza cho'zilishiga yordam beradi.
Enhanser murakkab tuzilishga ega va har birida oʻziga xos tartibga soluvchi oqsilga ega boʻlgan bir nechta modul joylaridan iborat.
Silinatorlar DNK hududlari boʻlib, transkripsiya imkoniyatini bostiradi yoki butunlay istisno qiladi. Bunday kalitning ishlash mexanizmi hali noma'lum. Gipoteza qilingan usullardan biri DNKning katta hududlarini SIR guruhining maxsus oqsillari tomonidan egallab olishdir, ular boshlang'ich omillarga kirishni bloklaydi. Bunday holda, susturucudan bir necha ming tayanch juftlari ichida joylashgan barcha genlar o'chiriladi.
Adapter elementlari ular bilan bogʻlangan TFlar bilan birgalikda steroid gormonlar, siklik AMP va glyukokortikoidlarga tanlab javob beradigan genetik kalitlarning alohida sinfini tashkil qiladi. Ushbu tartibga soluvchi blok hujayraning issiqlik zarbasi, metallar va ba'zi kimyoviy birikmalar ta'siriga javob berishi uchun javobgardir.
DNKni boshqarish hududlari orasida elementlarning yana bir turi - izolyatorlar ajralib turadi. Bu transkripsiya omillarining uzoq genlarga ta'sir qilishiga to'sqinlik qiluvchi o'ziga xos ketma-ketliklardir. Izolyatorlarning ta'sir qilish mexanizmi hali aniqlanmagan.
Eukaryotik transkripsiya omillari
Agar bakteriyalarda transkripsiya omillari faqat tartibga solish funktsiyasiga ega bo'lsa, yadro hujayralarida fon boshlanishini ta'minlaydigan, lekin ayni paytda bevosita bog'lanishga bog'liq bo'lgan butun bir guruh TFlar mavjud. DNKni tartibga soluvchi oqsillar. Eukariotlarda ularning soni va xilma-xilligi juda katta. Shunday qilib, inson tanasida protein transkripsiyasi omillarini kodlovchi ketma-ketliklar ulushi genomning taxminan 10% ni tashkil qiladi.
Hozirgi kunga qadar eukaryotik TFlar, shuningdek, genetik kalitlarning ishlash mexanizmlari yaxshi tushunilmagan, ularning tuzilishi bakteriyalardagi ijobiy va salbiy tartibga solish modellariga qaraganda ancha murakkab. Ikkinchisidan farqli o'laroq, yadro hujayralarining transkripsiya omillari faolligiga bir yoki ikkita emas, balki bir-birini o'zaro kuchayishi, zaiflashtirishi yoki istisno qilishi mumkin bo'lgan o'nlab va hatto yuzlab signallar ta'sir qiladi.
Bir tomondan, ma'lum bir genning faollashishi transkripsiya omillarining butun guruhini talab qiladi, biroq boshqa tomondan, kaskad mexanizmi orqali bir nechta genlarning ifodalanishini boshlash uchun bitta tartibga soluvchi oqsil etarli bo'lishi mumkin. Bu butun tizim murakkab kompyuter boʻlib, turli manbalardan (tashqi va ichki) signallarni qayta ishlaydi va ularning effektlarini yakuniy natijaga ortiqcha yoki minus belgisi bilan qoʻshadi.
Eukariotlardagi tartibga soluvchi transkripsiya omillari (aktivatorlar va repressorlar) bakteriyalardagi kabi operator bilan emas, balki DNK bo'ylab tarqalgan nazorat joylari bilan o'zaro ta'sir qiladi va vositachilar oqsillari bo'lishi mumkin bo'lgan vositachilar orqali boshlashga ta'sir qiladi, boshlash kompleksi omillari va xromatin tuzilishini o'zgartiruvchi fermentlar.
Initiatsiondan oldingi kompleksga kiritilgan ba'zi TFlar bundan mustasno, barcha transkripsiya omillari DNKni bir-biridan ajratib turadigan bog'lovchi domenga ega.ularni transkripsiyaning normal o'tishini ta'minlaydigan yoki uni tartibga solishda vositachi bo'lgan ko'plab boshqa oqsillardan iborat.
Yaqinda oʻtkazilgan tadqiqotlar shuni koʻrsatdiki, eukaryotik TFlar transkripsiyaning boshlanishiga emas, balki uzayishiga ham taʼsir qilishi mumkin.
Xarli va tasnifi
Eukariotlarda oqsil transkripsiyasi omillarining 2 guruhi mavjud: bazal (boshqacha umumiy yoki asosiy deb ataladi) va tartibga soluvchi. Birinchisi, promouterlarni tan olish va boshlang'ich kompleksni yaratish uchun javobgardir. Transkripsiyani boshlash uchun kerak. Bu guruh hujayrada doimo mavjud bo'lgan va genlarning differentsial ifodasiga ta'sir qilmaydigan bir necha o'nlab oqsillarni o'z ichiga oladi.
Bazal transkripsiya omillari majmuasi funksiyasi boʻyicha bakteriyalardagi sigma boʻlinmasiga oʻxshash vosita boʻlib, faqat murakkabroq va barcha turdagi promotorlar uchun mos keladi.
Boshqa turdagi omillar tartibga soluvchi DNK ketma-ketligi bilan o'zaro ta'sir qilish orqali transkripsiyaga ta'sir qiladi. Ushbu fermentlar genga xos bo'lganligi sababli, ularning soni juda ko'p. Muayyan genlarning hududlari bilan bog'lanib, ular ma'lum oqsillarning sekretsiyasini nazorat qiladi.
Eukariotlarda transkripsiya omillarining tasnifi uchta tamoyilga asoslanadi:
- harakat mexanizmi;
- ishlash shartlari;
- DNK bilan bogʻlovchi domenning tuzilishi.
Birinchi xususiyatga ko'ra, omillarning 2 klassi mavjud: bazal (promotor bilan o'zaro ta'sir qilish) va yuqori oqim mintaqalari bilan bog'lanish (genning yuqori oqimida joylashgan tartibga soluvchi hududlar). Bu turdagitasniflash mohiyatan TF ning umumiy va xususiyga funksional boʻlinishiga mos keladi. Yuqori oqim omillari qoʻshimcha faollashtirish zarurligiga qarab 2 guruhga boʻlingan.
Faoliyat xususiyatlariga ko'ra, konstitutsiyaviy TFlar ajralib turadi (har doim har qanday hujayrada mavjud) va induktiv (barcha hujayra turlariga xos emas va ma'lum faollashtirish mexanizmlarini talab qilishi mumkin). Ikkinchi guruh omillari, o'z navbatida, hujayraga xos (ontogenezda ishtirok etadilar, qat'iy ifoda nazorati bilan tavsiflanadi, lekin faollashtirishni talab qilmaydi) va signalga bog'liq. Ikkinchisi faollashtiruvchi signalning turi va ish rejimiga qarab farqlanadi.
Protein transkripsiyasi omillarining tizimli tasnifi juda keng va koʻplab sinflar va oilalarni oʻz ichiga olgan 6 ta yuqori sinfni oʻz ichiga oladi.
Foydalanish printsipi
Bazal omillarning ishlashi initsion kompleksini shakllantirish va transkripsiyaning faollashuvi bilan turli bo'linmalarning kaskadli yig'ilishidir. Aslida, bu jarayon faollashtiruvchi oqsil ta'sirining oxirgi bosqichidir.
Ma'lum omillar transkripsiyani ikki bosqichda tartibga solishi mumkin:
- boshlash kompleksining yig'ilishi;
- produktiv cho'zilishga o'tish.
Birinchi holda, o'ziga xos TFlarning ishi xromatinning birlamchi qayta tashkil etilishiga, shuningdek vositachi, polimeraza va bazal omillarni ishga tushirish, yo'n altirish va modifikatsiya qilishgacha kamayadi, bu esa faollashishiga olib keladi. transkripsiyadan. Signal uzatishning asosiy elementi vositachi - 24 ta subbirlikdan iborat komplekstartibga soluvchi oqsil va RNK polimeraza o'rtasida vositachi sifatida. O'zaro ta'sirlar ketma-ketligi har bir gen va unga mos keladigan omil uchun individualdir.
Uzayishni tartibga solish omilning P-Tef-b oqsili bilan oʻzaro taʼsiri tufayli amalga oshiriladi, bu RNK polimeraza promotor bilan bogʻliq pauzani engib oʻtishga yordam beradi.
TF ning funktsional tuzilmalari
Transkripsiya omillari modulli tuzilishga ega va oʻz ishini uchta funktsional domen orqali bajaradi:
- DNK-bog'lash (DBD) - genning tartibga soluvchi hududini tanib olish va o'zaro ta'sir qilish uchun zarur.
- Trans-aktivlashtiruvchi (TAD) – boshqa tartibga soluvchi oqsillar, jumladan transkripsiya omillari bilan oʻzaro taʼsir oʻtkazish imkonini beradi.
- Signal-recognizing (SSD) - tartibga soluvchi signallarni qabul qilish va uzatish uchun zarur.
Oʻz navbatida DNKni bogʻlovchi domen koʻp turlarga ega. Uning tuzilishidagi asosiy motivlarga quyidagilar kiradi:
- "rux barmoqlari";
- homeodomin;
- "b"-qatlamlar;
- loops;
- "leysin chaqmoq";
- spiral-loop-spiral;
- spiral-burilish-spiral.
Ushbu domen tufayli transkripsiya omili DNK nukleotidlar ketma-ketligini qo'sh spiral yuzasida naqsh shaklida "o'qiydi". Shu sababli, muayyan tartibga solish elementlarini aniq tan olish mumkin.
Motiflarning DNK spirali bilan o'zaro ta'siri ularning sirtlari o'rtasidagi aniq yozishmalarga asoslanadi.molekulalar.
TF ni tartibga solish va sintezi
Transkripsiya omillarining transkripsiyaga ta'sirini tartibga solishning bir necha usullari mavjud. Bunga quyidagilar kiradi:
- faollashuv - fosforlanish, ligand biriktirilishi yoki boshqa tartibga soluvchi oqsillar (jumladan, TF) bilan o'zaro ta'siri tufayli DNKga nisbatan omilning funktsional o'zgarishi;
- translokatsiya - omilni sitoplazmadan yadroga o'tkazish;
- bog'lanish joyining mavjudligi - xromatin kondensatsiyasi darajasiga bog'liq (heteroxromatin holatida DNK TF uchun mavjud emas);
- boshqa oqsillarga ham xos boʻlgan mexanizmlar majmuasi (transkripsiyadan post-translatsion modifikatsiya va hujayra ichidagi lokalizatsiyagacha boʻlgan barcha jarayonlarni tartibga solish).
Oxirgi usul har bir hujayradagi transkripsiya omillarining miqdoriy va sifat tarkibini aniqlaydi. Ba'zi TFlar o'z mahsuloti reaktsiyaning ingibitoriga aylanganda, klassik qayta aloqa turiga ko'ra sintezini tartibga solishga qodir. Bunday holda, omilning ma'lum konsentratsiyasi uni kodlovchi genning transkripsiyasini to'xtatadi.
Umumiy transkripsiya omillari
Bu omillar har qanday genlarning transkripsiyasini boshlash uchun zarur va nomenklaturada ular oʻzaro taʼsir qiladigan RNK polimeraza turiga qarab TFl, TFll va TFlll sifatida belgilanadi. Har bir omil bir nechta kichik birlikdan iborat.
Bazal TFlar uchta asosiy funktsiyani bajaradi:
- promotorda RNK polimerazasining to'g'ri joylashishi;
- transkripsiya boshlangan hududda DNK zanjirlarining yechilishi;
- polimerazaning ajralishicho'zilishga o'tish vaqtida promouter;
Bazal transkripsiya omillarining ayrim sub birliklari promotorni tartibga soluvchi elementlar bilan bog'lanadi. Eng muhimi - TATA qutisi (barcha genlarga xos emas), boshlang'ich nuqtasidan "-35" nukleotidlar masofasida joylashgan. Boshqa ulanish joylari INR, BRE va DPE ketma-ketliklarini o'z ichiga oladi. Ayrim TFlar DNK bilan bevosita aloqa qilmaydi.
RNK polimeraza ll ning asosiy transkripsiya omillari guruhiga TFllD, TFllB, TFllF, TFllE va TFllH kiradi. Belgilanish oxiridagi lotin harfi ushbu oqsillarni aniqlash tartibini ko'rsatadi. Shunday qilib, lll RNK polimerazasiga tegishli bo'lgan TFlllA omili birinchi bo'lib ajratildi.
| Ism | Protein subbirliklari soni | Funksiya |
| TFllD | 16 (TBP +15 TAF) | TBP TATA qutisiga ulanadi va TAF boshqa promouterlar ketma-ketligini taniydi |
| TFllB | 1 | BRE elementini taniydi, boshlanish joyida polimerazani aniq yo'n altiradi |
| TFllF | 3 | TBP va TFllB bilan polimeraza ta'sirini barqarorlashtiradi, TFllE va TFllH biriktirilishini osonlashtiradi |
| TFllE | 2 | TFllH |
| TFllH | 10 | DNK zanjirlarini boshlanish nuqtasida ajratib turadi, RNK sintez qiluvchi fermentni promotor va asosiy transkripsiya omillaridan (biokimyo) ozod qiladi.jarayon RNK polimerazasining Cer5-C-terminal domenining fosforillanishiga asoslangan) |
Bazal TF ning yig'ilishi faqat aktivator, vositachi va xromatinni o'zgartiruvchi oqsillar yordamida sodir bo'ladi.
Maxsus TF
Genetik ekspressiyani nazorat qilish orqali bu transkripsiya omillari ham alohida hujayralar, ham butun organizmning biosintetik jarayonlarini tartibga soladi, embriogenezdan tortib o'zgaruvchan atrof-muhit sharoitlariga yaxshi fenotipik moslashishgacha. TF ta'sir doirasi 3 ta asosiy blokni o'z ichiga oladi:
- rivojlanish (embrion va ontogenez);
- hujayra sikli;
- tashqi signallarga javob.
Transkripsiya omillarining maxsus guruhi embrionning morfologik farqlanishini tartibga soladi. Ushbu protein to'plami homeobox deb nomlangan maxsus 180 bp konsensus ketma-ketligi bilan kodlangan.
Qaysi genni transkripsiya qilish kerakligini aniqlash uchun tartibga soluvchi oqsil genetik kalit (enhanser, susturucu va boshqalar) vazifasini bajaradigan DNKning ma'lum bir joyini "topishi" va bog'lanishi kerak. Har bir bunday ketma-ketlik spiralning ma'lum bir tashqi segmenti va DNKni bog'lash domenining kimyoviy konformatsiyasining mos kelishi tufayli kerakli joyni tan oladigan bir yoki bir nechta bog'liq transkripsiya omillariga mos keladi (kalitlarni qulflash printsipi). Tanib olish uchun DNKning asosiy strukturasining asosiy truba deb ataladigan qismi ishlatiladi.
DNK ta'siriga bog'langandan keyinfaollashtiruvchi oqsil bir qator ketma-ket bosqichlarni ishga tushiradi, bu esa preinitiator kompleksini yig'ishga olib keladi. Ushbu jarayonning umumlashtirilgan sxemasi quyidagicha:
- Aktivatorning promotor hududida xromatin bilan bog'lanishi, ATPga bog'liq qayta tartiblash komplekslarini jalb qilish.
- Xromatinni qayta tashkil etish, gistonni o'zgartiruvchi oqsillarni faollashtirish.
- Gistonlarning kovalent modifikatsiyasi, boshqa faollashtiruvchi oqsillarni jalb qilish.
- Qoʻshimcha faollashtiruvchi oqsillarni genning tartibga soluvchi hududiga bogʻlash.
- Vositachi va umumiy TF ishtiroki.
- Promouterda boshlang'ichdan oldingi kompleksni yig'ish.
- Boshqa faollashtiruvchi oqsillarning ta'siri, boshlang'ich kompleksi subbirliklarining qayta joylashishi.
- Transkripsiyani boshlash.
Bu hodisalarning tartibi gendan genga farq qilishi mumkin.
Aktivizatsiya mexanizmlarining ko'p soniga bir xil darajada repressiya usullarining keng doirasi mos keladi. Ya'ni, boshlash yo'lidagi bosqichlardan birini inhibe qilish orqali tartibga soluvchi oqsil uning samaradorligini kamaytirishi yoki uni butunlay blokirovka qilishi mumkin. Ko'pincha repressor bir vaqtning o'zida bir nechta mexanizmlarni faollashtiradi, bu esa transkripsiyaning yo'qligini kafolatlaydi.
Genlarning muvofiqlashtirilgan nazorati
Har bir transkripton o'z tartibga solish tizimiga ega bo'lishiga qaramay, eukariotlarda bakteriyalar kabi muayyan vazifani bajarishga qaratilgan genlar guruhlarini ishga tushirish yoki to'xtatish imkonini beruvchi mexanizm mavjud. Bunga kombinatsiyalarni yakunlovchi transkripsiyani aniqlovchi omil orqali erishiladigenni maksimal faollashtirish yoki bostirish uchun zarur bo'lgan boshqa tartibga soluvchi elementlar.
Bunday tartibga solinadigan transkriptonlarda turli komponentlarning oʻzaro taʼsiri natijasida vektor vazifasini bajaradigan bir xil oqsil hosil boʻladi. Shuning uchun bunday omilning faollashishi bir vaqtning o'zida bir nechta genlarga ta'sir qiladi. Tizim kaskad printsipi asosida ishlaydi.
Muvofiqlashtirilgan boshqarish sxemasini skelet mushak hujayralarining ontogenetik differentsiatsiyasi misolida ko'rib chiqish mumkin, ularning prekursorlari mioblastlar.
Yetuk mushak hujayrasiga xos boʻlgan oqsillar sintezini kodlovchi genlarning transkripsiyasi toʻrtta miogen omillarning har biri tomonidan qoʻzgʻatiladi: MyoD, Myf5, MyoG va Mrf4. Bu oqsillar o'zlari va bir-birining sintezini faollashtiradi, shuningdek, Mef2 qo'shimcha transkripsiya omili va strukturaviy mushak oqsillari uchun genlarni o'z ichiga oladi. Mef2 miyoblastlarning keyingi differensiatsiyasini tartibga solishda ishtirok etadi, shu bilan birga musbat qayta aloqa mexanizmi orqali miogen oqsillar konsentratsiyasini saqlab turadi.
