Promóter (genetika)

Mint egy promoter , és a promoter (eredetileg kettős. Promoteur , felbujtóként, iniciátor), a genetika nukleotidszekvenciát a DNS említett szabályozott expresszióját egy gén lehetővé teszi. A promóter a gén elengedhetetlen része. A géntől felfelé ( a nem templátos szál 5'-végén ) és így az RNS- kódoló terület előtt áll a szintézis irányában. A promóter legfontosabb tulajdonsága az a specifikus kölcsönhatás bizonyos DNS-kötő fehérjékkel , amelyek közvetítik a gén RNS-polimeráz általi transzkripciójának kezdetét, és transzkripciós faktorokként ismertek .

A promóter a „(gén) szabályozó területek” része. Ide tartoznak a géntől távolabb eső nukleotidszekvenciák is, amelyek ennek ellenére befolyásolhatják annak expresszióját. Tehát az enhancer a hangtompítók promóciós hatása csökkenti ezt. 2007-ig körülbelül 775 különböző promoter volt ismert az emberi genomban . Az ENCODE kutatási projektnek köszönhetően mintegy 80 000 promótert térképeztek fel, amelyek a genom 1,44% -át teszik ki 2015-ben. Ezenkívül körülbelül 130 000 diadikus (kétrészes) elem található (a genom 0,99% -a), amelyeket vagy fokozóként , promoterként, vagy fokozóként és promóterekként jellemeztek a vizsgált 111 epigenómában .

A bakteriális promoterek szerkezete viszonylag egységes, itt meglehetősen korlátozott különbségek vannak a pontos nukleotidszekvenciában. A szekvenciától függően itt erős vagy gyenge promoterekről beszélhetünk. A promóter erőssége megjósolható, ha összehasonlítjuk a különböző promóterek konszenzusszekvenciájával .

Az eukarióta promótereket viszont erős különbségek jellemzik egymástól. Bár vannak olyan széles körben használt elemek, mint például a downstream promóter elem , egy általános eukarióta promoter-specifikus nukleotidszekvenciát nehéz jellemezni. Ezért nem könnyű őket bioinformatikai módszerekkel rögzíteni , például a gének előrejelzésében . Ezért a promótereket főként nagy áteresztőképességű módszerekkel térképezik fel. Az integratív elemzése RNS-Seq adatok, DNS-hozzáférhetőség DN-ázok , hiszton módosítás és a DNS-metilációs lehetővé teszik a sejt- vagy szövetspecifikus specifikus azonosítása promóterek teljes genom.

Általános promóter elemek

A genom promotereiben gyakran előforduló szekvencia motívumokat általános promoter elemeknek nevezzük , ellentétben a specifikus promoter elemekkel , amelyek csak egy adott gén expressziójának szabályozásában fontosak . Az általános transzkripciós faktorok mindegyike specifikusan kötődik az általános promoter elemekhez. Ezek vagy szükségesek a DNS-transzkripció megindításához, vagy bizonyos alapvető génszabályozási mechanizmusokat képviselnek.

A TATA-box a archaea és eukarióták vagy a Pribnow doboz a baktériumok példái egy promoter-elem, amely akkor fordul elő hasonló formában szinte minden élőlények.

A promóternek az a része, amely csak azokat az általános promoter elemeket tartalmazza, amelyek feltétlenül szükségesek a transzkripcióhoz, a minimális vagy a mag promoter .

A promóter elemeket gyakran a transzkripció kezdőpontjától számított távolságuk jelöli , amely +1 jelölést kap, míg a további „upstream” területek negatív előjelet kapnak, míg a további „downstream” területek megtartják pozitív jelüket és a ± 0 (nulla) jelölést ) elmarad.

Baktérium promoterek

A baktériumok legfontosabb általános transzkripciós tényezői a szigma faktorok . A promóter szerkezete tehát elsősorban attól függ, hogy a szigma tényezők közül melyiket ismeri fel. Az Escherichia coli baktériummodell organizmus körülményeit a legjobban megvizsgálták . Messze a legtöbb promótert az E. coliban a Sigma-70 faktor ismeri fel.

Sigma-70 promoter

A konszenzus szekvenciákat , a következő általános promoter elemeket lehet besorolni gének már átírt segítségével a Sigma-70 faktor:

  • az AT- basenpaarreiche UP elem (angolul upstream , upstream) a -35 régió felett ,
  • a −35 régió , konszenzus szekvenciával: 5'-TTGACA-3 ' ,
  • a −10 régió , más néven Pribnow doboz , konszenzussorozattal: 5'-TATAAT-3 ' .

Időközben arra is van bizonyíték, hogy a -35 és -10 régiók közötti távtartó szekvenciákat sigma-70 faktorok ismerik fel, és így befolyásolják a promoter aktivitását.

Az is igaz, hogy az erős promóterek közvetlenül az átírás kezdőpontja előtt gazdagok AT bázispárokban. Ez megkönnyíti a kettős spirál letekeredését , ami szükséges a transzkripcióhoz , mivel az AT bázispárok kevesebb hidrogénkötést alkotnak, mint a GC bázispárok.

A konszenzus szekvenciák csak hozzávetőleges útmutatást adnak a promóter felépítéséhez. Egy adott Sigma-70-függő promóter több helyen eltérhet ettől a szekvenciától.

Míg a −35 régiót és a Pribnow mezőt főleg a sigma faktor ismeri fel, az UP elem közvetlenül kölcsönhatásba léphet a bakteriális RNS polimeráz α alegységével.

Promóterek az archeákban

A baktériumokhoz hasonlóan az archeáknak is csak egy RNS-polimerázuk van, amely homológ az eukarióta RNS-polimeráz II-vel. Ezért az archeák promóter szekvenciái hasonlítanak az eukarióta RNS polimeráz II promoterek szekvenciáihoz. Maga a promóter szerkezete azonban viszonylag kevésbé bonyolult az archeákban.

Eukarióta promóterek

Lásd az Eukarióta promóter című fő cikket .

Az eukariótáknak négy RNS-polimerázuk van, nevezetesen az RNS I, II, III és IV polimeráz. Az RNS polimeráz I rRNS-t (riboszomális RNS), az RNS polimeráz II mRNS-t és snRNS-t (kis mag-RNS), az RNS-polimeráz III tRNS-t, snRNS-t és Az 5S-rRNS és az RNS polimeráz IV siRNS-t (kis interferáló RNS) hoz létre. Minden RNS-polimeráz viszont különböző transzkripciós faktorokkal lép kölcsönhatásba: Felismeri az adott polimerázra specifikus transzkripciós faktor-kötőhelyeket, magát a promoterterületet és az URS-t (upstream szabályozó szekvenciák). Ezenkívül az általános transzkripciós faktorok száma az eukariótákban lényegesen nagyobb, mint a baktériumokban. Ennek megfelelően saját iniciációs komplexek képződhetnek a promóteren, amelyek pozitívan vagy negatívan befolyásolhatják a transzkripciót. Ez az oka annak a promóter szekvenciának a sokféleségének, amelyet egy bizonyos RNS-polimeráz felismerhet a megfelelő transzkripciós faktorokkal kölcsönhatásban.

Egyéni bizonyíték

  1. ↑ Campbell Biology 10. frissített kiadás; Reece és mtsai; 17.8. Ábra
  2. ↑ Elizabeth Pennisi: A DNS-tanulmány erői átgondolják , mit jelent génnek lenni. In: Tudomány . Vol. 316, 2007, 1556-1557, PMID 17569836 doi : 10.1126 / science.316.5831.1556 .
  3. B a b A. Kundaje, W. Meuleman, J. Ernst, M. Bilenky, A. Yen, A. Heravi-Moussavi, P. Kheradpour, Z. Zhang, J. Wang, MJ Ziller, V. Amin, JW Whitaker , MD Schultz, LD Ward, A. Sarkar, G. Quon, RS Sandstrom, ML Eaton, YC Wu, AR Pfenning, X. Wang, M. Claussnitzer, Y. Liu, C. Coarfa, RA Harris, N. Shoresh, CB Epstein, E. Gjoneska, D. Leung, W. Xie, RD Hawkins, R. Lister, C. Hong, P. Gascard, AJ Mungall, R. Moore, E. Chuah, A. Tam, TK Canfield, RS Hansen , R. Kaul, PJ Sabo, MS Bansal, A. Carles, JR Dixon, KH Farh, S. Feizi, R. Karlic, AR Kim, A. Kulkarni, D. Li, R. Lowdon, G. Elliott, TR Mercer , SJ Neph, V. Onuchic, P. Polak, N. Rajagopal, P. Ray, RC Sallari, KT Siebenthall, NA Sinnott-Armstrong, M. Stevens, RE Thurman, J. Wu, B. Zhang, X. Zhou, AE Beaudet, LA Boyer, PL De Jager, PJ Farnham, SJ Fisher, D. Haussler, SJ Jones, W. Li, MA Marra, MT McManus, S. Sunyaev, JA Thomson, TD Tlsty, LH Tsai, W. Wang, RA Waterland, MQ Zhang, LH Chadwick, BE Bernstein, JF Costello, JR Ecker, M. Hirst, A. Meis sner, A. Milosavljevic, B. Ren, JA Stamatoyannopoulos, T. Wang, M. Kellis: 111 referencia humán epigenómának integratív elemzése. In: Természet. Kötet 518, szám 7539, február 2015, pp. 317-330, doi : 10.1038 / nature14248 , PMID 25.693.563 , PMC 4530010 (ingyenes teljes szöveg).
  4. ↑ MS Paget: Bakteriális Sigma faktorok és Anti-Sigma tényezők: szerkezet, funkció és eloszlás. In: Biomolekulák. 5. évfolyam, 3. szám, 2015. június, 1245–1265. O., Doi : 10.3390 / biom5031245 , PMID 26131973 , PMC 4598750 (szabad teljes szöveg) (áttekintés).
  5. ↑ Shivani S. Singh, Athanasios Typas, Regine Hengge, David C. Grainger: Escherichia coli σ70 érzékeli a promóter távtartó régió szekvenciáját és konformációját. In: Nukleinsavak kutatása . Vol. 39, 2011, ISSN  0305-1048 , 5109-5118.
  6. ↑ A. Hirata, KS Murakami: Archaeal RNS polimeráz. In: Aktuális vélemény a strukturális biológiában. 19. évfolyam, 6. szám, 2009. december, 724–731. Oldal, doi : 10.1016 / j.sbi.2009.10.006 , PMID 19880312 , PMC 2806685 (szabad teljes szöveg) (áttekintés).

irodalom

  • Rolf Knippers: Molekuláris genetika. 8. javított kiadás. Georg Thieme Verlag, New York NY et al., 2001, ISBN 3-13-477008-3 .

Lásd még