Gen regulatora - Regulator gene

Ścieżka regulacji genów

Gen regulacyjny , reduktor lub genem regulacyjnym jest gen zaangażowany w kontrolowaniu ekspresji jednego albo większej liczby innych genów. Sekwencje regulatorowe , które kodują geny regulatorowe, często znajdują się na pięciu początkowych końcach (5') od miejsca rozpoczęcia transkrypcji genu, który regulują. Dodatkowo, te sekwencje można również znaleźć na trzech początkowych końcach (3') od miejsca startu transkrypcji . W obu przypadkach, niezależnie od tego, czy sekwencja regulatorowa występuje przed (5') czy za (3') genem, który reguluje, sekwencja często znajduje się wiele kilozasad od miejsca startu transkrypcji. Gen regulatorowy może kodować białko lub działać na poziomie RNA , jak w przypadku genów kodujących mikroRNA . Przykładem genu regulatorowego jest gen kodujący białko represorowe, które hamuje aktywność operatora (gen, który wiąże białka represorowe, hamując w ten sposób translację RNA do białka przez polimerazę RNA ).

U prokariontów geny regulatorowe często kodują białka represorowe . Białek represorowych, wiążą się z operatorów i promotorów , zapobiegając polimerazy RNA od transkrypcji RNA. Zwykle ulegają one ciągłej ekspresji, więc komórka zawsze ma pod ręką zapas cząsteczek represora. Induktory powodują, że białka represorowe zmieniają kształt lub w inny sposób stają się niezdolne do wiązania DNA , umożliwiając polimerazie RNA kontynuację transkrypcji. Geny regulatorowe mogą znajdować się w obrębie operonu , w sąsiedztwie lub daleko od niego.

Inne geny regulatorowe kodują białka aktywatorowe . Aktywator wiąże się z miejscem na cząsteczce DNA i powoduje wzrost transkrypcji pobliskiego genu. U prokariontów dobrze znanym białkiem aktywującym jest białko aktywatora katabolicznego (CAP), zaangażowane w pozytywną kontrolę operonu lac .

W regulacji ekspresji genów , badanej w ewolucyjnej biologii rozwoju (evo-devo), ważną rolę odgrywają zarówno aktywatory, jak i represory.

Geny regulatorowe można również opisać jako regulatory pozytywne lub negatywne, w oparciu o warunki środowiskowe otaczające komórkę. Pozytywne regulatory to elementy regulatorowe, które pozwalają polimerazie RNA na wiązanie się z regionem promotora, umożliwiając w ten sposób transkrypcję. W odniesieniu do operonu lac, pozytywnym regulatorem byłby kompleks CRP-cAMP, który musi być związany blisko miejsca rozpoczęcia transkrypcji genów lac. Wiązanie tego pozytywnego regulatora umożliwia polimerazie RNA skuteczne wiązanie się z promotorem sekwencji genu lac, która przyspiesza transkrypcję genów lac; lac Z , lac Y i lac A . Regulatory ujemne to elementy regulatorowe, które utrudniają wiązanie polimerazy RNA z regionem promotora, hamując w ten sposób transkrypcję. W odniesieniu do operonu lac, regulatorem negatywnym byłby represor lac, który wiąże się z promotorem w tym samym miejscu, w którym normalnie wiąże się polimeraza RNA. Wiązanie represora lac z miejscem wiązania polimerazy RNA hamuje transkrypcję genów lac. Tylko wtedy, gdy korepresor jest związany z represorem lac, miejsce wiązania będzie wolne dla polimerazy RNA do przeprowadzenia transkrypcji genów lac.

Elementy regulujące geny

Promotorzy przebywania na początku genu i służyć jako miejsce, w którym transkrypcja rozpoczyna montuje maszyny i transkrypcji genu. Wzmacniacze włączają promotory w określonych lokalizacjach, czasach i poziomach i można je po prostu zdefiniować jako „promotory promotora”. Uważa się, że tłumiki wyłączają ekspresję genów w określonych punktach czasowych i miejscach. Izolatory, zwane również elementami granicznymi, to sekwencje DNA, które tworzą granice cis-regulacyjne, które zapobiegają wpływowi elementów regulacyjnych jednego genu na sąsiednie geny. Ogólny dogmat polega na tym, że te elementy regulacyjne są aktywowane przez wiązanie czynników transkrypcyjnych , białek wiążących się z określonymi sekwencjami DNA i kontrolujących transkrypcję mRNA . Może istnieć kilka czynników transkrypcyjnych, które muszą związać się z jednym elementem regulatorowym, aby go aktywować. Ponadto kilka innych białek, zwanych kofaktorami transkrypcji, wiąże się z samymi czynnikami transkrypcyjnymi, aby kontrolować transkrypcję.

Regulatory negatywne

Regulatory ujemne działają, aby zapobiec transkrypcji lub translacji. Przykłady takie jak cFLIP hamują mechanizmy śmierci komórkowej prowadzące do zaburzeń patologicznych , takich jak rak , a tym samym odgrywają kluczową rolę w lekooporności . Obejście takich aktorów jest wyzwaniem w terapii onkologicznej . Ujemne regulatory śmierci komórkowej raka obejmują cFLIP , Bcl 2 rodziny , surwiwinę , HSP , IAP , NF-kB , Akt , mTOR i FADD .

Wykrycie

Istnieje kilka różnych technik wykrywania genów regulatorowych, ale spośród wielu jest kilka, które są używane częściej niż inne. Jeden z tych wybranych nosi nazwę ChIP-chip. ChIP-chip to technika in vivo stosowana do określania genomowych miejsc wiązania dla czynników transkrypcyjnych w regulatorach odpowiedzi układu dwuskładnikowego. Test oparty na mikromacierzach in vitro (chip DAP) można zastosować do określenia docelowych genów i funkcji dwuskładnikowych systemów transdukcji sygnału . Test ten wykorzystuje fakt, że regulatory odpowiedzi mogą być fosforylowane, a tym samym aktywowane in vitro przy użyciu donorów małych cząsteczek, takich jak fosforan acetylu .

Ślad filogenetyczny

Odcisk filogenetyczny to technika, która wykorzystuje wiele dopasowań sekwencji w celu określenia lokalizacji konserwatywnych sekwencji, takich jak elementy regulatorowe. Wraz z wielokrotnymi dopasowaniami sekwencji, filogenetyczne odciski stopy wymagają również statystycznych wskaźników konserwatywnych i niekonserwatywnych sekwencji. Wykorzystując informacje dostarczone przez wielokrotne dopasowania sekwencji i wskaźniki statystyczne, można zidentyfikować najlepiej zachowane motywy w interesujących regionach ortologicznych .

Bibliografia

Zewnętrzne linki