Visuose organizmuose (išskyrus kai kuriuos virusus) genetinės medžiagos įgyvendinimas vyksta pagal DNR-RNR-b altymų sistemą. Pirmajame etape informacija perrašoma (transkribuojama) iš vienos nukleino rūgšties į kitą. B altymai, reguliuojantys šį procesą, vadinami transkripcijos faktoriais.
Kas yra transkripcija
Transkripcija yra RNR molekulės biosintezė, pagrįsta DNR šablonu. Tai įmanoma dėl tam tikrų azoto bazių, sudarančių nukleino rūgštis, komplementarumo. Sintezę vykdo specializuoti fermentai – RNR polimerazės ir ją kontroliuoja daugelis reguliuojančių b altymų.
Visas genomas transkribuojamas ne iš karto, o tik tam tikra jo dalis, vadinama transkripcija. Pastarasis apima promotorių (RNR polimerazės prijungimo vietą) ir terminatorių (seka, kuri aktyvina sintezės pabaigą).
Prokariotų transkriptas yra operonas, susidedantis iš kelių struktūrinių genų (cistronų). Jos pagrindu sintetinama policistroninė RNR,kurioje yra informacijos apie funkciniu požiūriu susijusių b altymų grupės aminorūgščių seką. Eukariotų transkriptas turi tik vieną geną.
Biologinis transkripcijos proceso vaidmuo yra šabloninių RNR sekų susidarymas, kurių pagrindu ribosomose vyksta b altymų sintezė (transliacija).
RNR sintezė prokariotuose ir eukariotuose
RNR sintezės schema yra vienoda visiems organizmams ir apima 3 etapus:
- Iniciacija – polimerazės prijungimas prie promotoriaus, proceso aktyvavimas.
- Pailgėjimas – nukleotidų grandinės pratęsimas kryptimi nuo 3' iki 5' galo uždarant fosfodiesterio ryšius tarp azoto bazių, kurios atrenkamos kaip DNR monomerai.
- Nutraukimas – tai sintezės proceso užbaigimas.
Prokariotuose visų tipų RNR transkribuoja viena RNR polimerazė, susidedanti iš penkių protomerų (β, β', ω ir dviejų α subvienetų), kurie kartu sudaro pagrindinį fermentą, galintį padidinti ribonukleotidų grandinę.. Taip pat yra papildomas vienetas σ, be kurio polimerazės prijungimas prie promotoriaus neįmanomas. Šerdies ir sigmos faktoriaus kompleksas vadinamas holofermentu.
Nepaisant to, kad σ subvienetas ne visada yra susijęs su šerdimi, jis laikomas RNR polimerazės dalimi. Disocijuotoje būsenoje sigma negali prisijungti prie promotoriaus, tik kaip holofermento dalis. Pabaigus inicijavimą, šis protomeras atsiskiria nuo šerdies ir pakeičiamas pailgėjimo koeficientu.
Funkcijaprokariotai yra vertimo ir transkripcijos procesų derinys. Ribosomos iš karto prisijungia prie RNR, kuri pradedama sintetinti, ir sudaro aminorūgščių grandinę. Transkripcija sustoja dėl plaukų segtuko struktūros susidarymo terminatoriaus srityje. Šiame etape DNR-polimerazės-RNR kompleksas suyra.
Eukariotinėse ląstelėse transkripciją vykdo trys fermentai:
- RNR polimerazė l – sintetina 28S ir 18S ribosomų RNR.
- RNR polimerazė ll – transkribuoja genus, koduojančius b altymus ir mažas branduolines RNR.
- RNR polimerazė lll – atsakinga už tRNR ir 5S rRNR (mažo ribosomų subvieneto) sintezę.
Nė vienas iš šių fermentų negali inicijuoti transkripcijos nedalyvaujant specifiniams b altymams, užtikrinantiems sąveiką su promotoriumi. Proceso esmė yra tokia pati kaip ir prokariotuose, tačiau kiekvienas etapas yra daug sudėtingesnis, kai dalyvauja daugiau funkcinių ir reguliavimo elementų, įskaitant chromatiną modifikuojančius. Vien tik iniciacijos stadijoje dalyvauja apie šimtas b altymų, įskaitant daugybę transkripcijos faktorių, o bakterijose pakanka vieno sigmos subvieneto, kad prisijungtų prie promotoriaus, o kartais prireikia ir aktyvatoriaus pagalbos.
Svarbiausias biologinio transkripcijos vaidmens indėlis į įvairių tipų b altymų biosintezę lemia griežtos genų skaitymo kontrolės sistemos poreikį.
Transkripcijos reguliavimas
Nė vienoje ląstelėje nėra visiškai realizuota genetinė medžiaga: tik dalis genų yra transkribuota, o likusieji yra neaktyvūs. Tai įmanoma komplekso dėkareguliavimo mechanizmai, kurie nustato, iš kokių DNR segmentų ir kokiu kiekiu bus sintezuojamos RNR sekos.
Vienaląsčiuose organizmuose diferencinis genų aktyvumas turi adaptacinę reikšmę, o daugialąsčiuose organizmuose taip pat lemia embriogenezės ir ontogenezės procesus, kai vieno genomo pagrindu susidaro skirtingų tipų audiniai.
Geno išraiška valdoma keliais lygiais. Svarbiausias žingsnis yra transkripcijos reguliavimas. Biologinė šio mechanizmo prasmė – palaikyti reikiamą įvairių b altymų kiekį, kurio reikia ląstelei ar organizmui konkrečiu egzistavimo momentu.
Biosintezė koreguojama kituose lygmenyse, pvz., RNR apdorojimas, transliacija ir transportavimas iš branduolio į citoplazmą (pastarosios prokariotuose nėra). Teigiamai reguliuojamos šios sistemos yra atsakingos už b altymo, pagrįsto aktyvuotu genu, gamybą, o tai yra biologinė transkripcijos prasmė. Tačiau bet kuriame etape grandinė gali būti sustabdyta. Dėl kai kurių eukariotų reguliavimo ypatybių (alternatyvūs promotoriai, sujungimas, poliadeneliacijos vietų modifikavimas) atsiranda skirtingų b altymų molekulių variantų, pagrįstų ta pačia DNR seka.
Kadangi RNR susidarymas yra pirmasis žingsnis dekoduojant genetinę informaciją pakeliui į b altymų biosintezę, biologinis transkripcijos proceso vaidmuo keičiant ląstelės fenotipą yra daug svarbesnis nei apdorojimo ar vertimo reguliavimas..
Konkrečių genų aktyvumo nustatymas, kaip nurodytatiek prokariotuose, tiek eukariotuose jis atsiranda iniciacijos stadijoje, naudojant specifinius jungiklius, kurie apima DNR ir transkripcijos faktorių (TF) reguliavimo sritis. Tokių jungiklių veikimas nėra savarankiškas, o griežtai kontroliuojamas kitų korinių sistemų. Taip pat yra nespecifinio RNR sintezės reguliavimo mechanizmų, kurie užtikrina normalų iniciacijos, pailgėjimo ir nutraukimo praėjimą.
Transkripcijos faktorių samprata
Skirtingai nei reguliuojantys genomo elementai, transkripcijos faktoriai chemiškai yra b altymai. Prisijungdami prie konkrečių DNR sričių, jie gali aktyvuoti, slopinti, pagreitinti arba sulėtinti transkripcijos procesą.
Priklausomai nuo sukuriamo poveikio, prokariotų ir eukariotų transkripcijos faktoriai gali būti suskirstyti į dvi grupes: aktyvatorius (inicijuoja arba padidina RNR sintezės intensyvumą) ir represorius (slopina arba slopina procesą). Šiuo metu įvairiuose organizmuose rasta daugiau nei 2000 TF.
Prokariotų transkripcijos reguliavimas
Prokariotuose RNR sintezė daugiausia kontroliuojama iniciacijos stadijoje dėl TF sąveikos su konkrečia transkripto sritimi – operatoriumi, kuris yra šalia promotoriaus (kartais susikerta su juo) ir, iš tikrųjų yra reguliuojamojo b altymo (aktyvatoriaus arba represoriaus) nusileidimo vieta. Bakterijoms būdingas kitas diferencinės genų kontrolės būdas – alternatyvių σ-subvienetų, skirtų skirtingoms promotorių grupėms, sintezė.
Iš dalies operono išraiškagali būti reguliuojamas pailgėjimo ir nutraukimo stadijose, bet ne dėl DNR surišančių TF, o dėl b altymų, sąveikaujančių su RNR polimeraze. Tai apima Gre b altymus ir antiterminatorius Nus ir RfaH.
Prokariotų transkripcijos pailgėjimą ir pabaigą tam tikru būdu įtakoja lygiagreti b altymų sintezė. Eukariotuose ir patys šie procesai, ir transkripcijos bei vertimo veiksniai yra erdviškai atskirti, o tai reiškia, kad jie nėra funkciškai susiję.
Aktyvatoriai ir represoriai
Prokariotai turi du transkripcijos reguliavimo mechanizmus iniciacijos stadijoje:
- teigiamas – atlieka aktyvatorių b altymai;
- neigiamas – valdomas represorių.
Kai faktorius reguliuojamas teigiamai, faktoriaus prisirišimas prie operatoriaus suaktyvina geną, o kai neigiamas, atvirkščiai – išjungia. Reguliuojančio b altymo gebėjimas prisijungti prie DNR priklauso nuo ligando prijungimo. Pastarųjų vaidmenį dažniausiai atlieka mažos molekulinės masės ląstelių metabolitai, kurie šiuo atveju veikia kaip koaktyvatoriai ir korepresoriai.
Represoriaus veikimo mechanizmas pagrįstas promotoriaus ir operatoriaus sričių sutapimu. Tokios struktūros operonuose b altymo faktoriaus prijungimas prie DNR uždaro dalį RNR polimerazės nusileidimo vietos, neleidžiant pastarajai pradėti transkripcijos.
Aktyvatoriai veikia su silpnais, žemo funkcionalumo promotoriais, kuriuos prastai atpažįsta RNR polimerazės arba kuriuos sunku ištirpdyti (atskiros spiralės gijosDNR reikalinga transkripcijai inicijuoti). Prisijungus prie operatoriaus, b altymo faktorius sąveikauja su polimeraze, žymiai padidindamas iniciacijos tikimybę. Aktyvatoriai gali padidinti transkripcijos intensyvumą 1000 kartų.
Kai kurie prokariotiniai TF gali veikti ir kaip aktyvatoriai, ir kaip represoriai, priklausomai nuo operatoriaus vietos promotoriaus atžvilgiu: jei šie regionai persidengia, faktorius slopina transkripciją, o kitu atveju suaktyvina.
| Ligand funkcija atsižvelgiant į faktorių | Ligand būsena | Neigiamas reguliavimas | Teigiamas reglamentas |
| Atskiria nuo DNR | Prisijungimas | Represoriaus b altymo pašalinimas, geno aktyvavimas | Aktyvatoriaus b altymo pašalinimas, genų išjungimas |
| Prideda faktorių prie DNR | Ištrinti | Represoriaus pašalinimas, transkripcijos įtraukimas | Pašalinkite aktyvatorių, išjunkite transkripciją |
Neigiamas reguliavimas gali būti nagrinėjamas E. coli bakterijos triptofano operono pavyzdžiu, kuriam būdinga operatoriaus vieta promotoriaus sekoje. Represorinis b altymas aktyvuojamas prijungus dvi triptofano molekules, kurios pakeičia DNR surišimo domeno kampą taip, kad jis galėtų patekti į pagrindinį dvigubos spiralės griovelį. Esant mažai triptofano koncentracijai, represorius praranda savo ligandą ir vėl tampa neaktyvus. Kitaip tariant, transkripcijos inicijavimo dažnisatvirkščiai proporcingas metabolito kiekiui.
Kai kurie bakterijų operonai (pavyzdžiui, laktozė) sujungia teigiamus ir neigiamus reguliavimo mechanizmus. Tokia sistema reikalinga, kai racionaliam raiškos valdymui neužtenka vieno signalo. Taigi, laktozės operonas koduoja fermentus, kurie perneša į ląstelę, o vėliau skaido laktozę – alternatyvų energijos š altinį, kuris yra mažiau pelningas nei gliukozė. Todėl tik esant mažai pastarojo koncentracijai CAP b altymas prisijungia prie DNR ir pradeda transkripciją. Tačiau tai patartina daryti tik esant laktozei, kurios nebuvimas suaktyvina Lac represorių, kuris blokuoja polimerazės patekimą į promotorių net ir esant funkcinei aktyvatoriaus b altymo formai.
Dėl operono struktūros bakterijose kelis genus valdo viena reguliavimo sritis ir 1–2 TF, o eukariotuose vienas genas turi daug reguliavimo elementų, kurių kiekvienas priklauso nuo daugelio kitų. faktoriai. Šis sudėtingumas atitinka aukštą eukariotų, o ypač daugialąsčių organizmų, organizuotumo lygį.
MRNR sintezės reguliavimas eukariotuose
Eukariotų genų ekspresijos kontrolę lemia dviejų elementų bendras veikimas: b altymų transkripcijos faktai (TF) ir reguliavimo DNR sekos, kurios gali būti šalia promotoriaus, daug aukščiau už jį, intronuose arba po jo. genas (tai reiškia koduojantį regioną, o ne geną visa jo prasme).
Kai kurios sritys veikia kaip jungikliai, o kitos neveikiatiesiogiai su TF, bet suteikia DNR molekulei lankstumo, būtino, kad susidarytų į kilpą panaši struktūra, kuri lydi transkripcijos aktyvavimo procesą. Tokios sritys vadinamos tarpikliais. Visos reguliavimo sekos kartu su promotoriumi sudaro genų valdymo sritį.
Verta pažymėti, kad pačių transkripcijos faktorių veikimas yra tik dalis sudėtingo daugiapakopio genetinės ekspresijos reguliavimo, kuriame susidaręs vektorius sudaro daugybę elementų, kurie lemia, ar RNR veiks. galiausiai bus susintetintas iš tam tikro genomo regiono.
Papildomas veiksnys, kontroliuojantis transkripciją branduolinėje ląstelėje, yra chromatino struktūros pasikeitimas. Čia yra ir bendras reguliavimas (pateikiamas pagal heterochromatino ir euchromatino regionų pasiskirstymą), ir vietinis reguliavimas, susijęs su konkrečiu genu. Kad polimerazė veiktų, visi DNR sutankinimo lygiai, įskaitant nukleozomą, turi būti pašalinti.
Eukariotų transkripcijos faktorių įvairovė yra susijusi su daugybe reguliatorių, tarp kurių yra stiprintuvai, duslintuvai (stiprintuvai ir duslintuvai), taip pat adapterių elementai ir izoliatoriai. Šios vietos gali būti šalia geno ir dideliu atstumu nuo jo (iki 50 tūkst. bp).
stiprintuvai, duslintuvai ir adapterio elementai
Stiprintojai yra trumpa nuosekli DNR, galinti sukelti transkripciją, kai sąveikauja su reguliuojančiu b altymu. Stiprintuvo priartinimas prie geno promotoriaus sritiesyra atliekamas dėl į kilpą panašios DNR struktūros susidarymo. Aktyvatoriaus sujungimas su stiprikliu arba stimuliuoja inicijavimo komplekso susidarymą, arba padeda polimerazei tęsti pailgėjimą.
Laikiklis yra sudėtingos struktūros ir susideda iš kelių modulių vietų, kurių kiekviena turi savo reguliuojantį b altymą.
Dusintuvai yra DNR sritys, kurios slopina arba visiškai atmeta transkripcijos galimybę. Tokio jungiklio veikimo mechanizmas iki šiol nežinomas. Vienas iš hipotezių metodų yra didelių DNR sričių užėmimas specialiais SIR grupės b altymais, kurie blokuoja prieigą prie iniciacijos faktorių. Tokiu atveju visi genai, esantys keliuose tūkstančiuose bazinių porų nuo duslintuvo, yra išjungti.
Adapterio elementai kartu su TF, kurie jungiasi su jais, sudaro atskirą genetinių jungiklių klasę, kurios selektyviai reaguoja į steroidinius hormonus, ciklinį AMP ir gliukokortikoidus. Šis reguliavimo blokas yra atsakingas už ląstelės reakciją į šilumos šoką, metalų ir tam tikrų cheminių junginių poveikį.
Tarp DNR kontrolės sričių išskiriamas ir kitas elementų tipas – izoliatoriai. Tai specifinės sekos, neleidžiančios transkripcijos faktoriams paveikti tolimus genus. Izoliatorių veikimo mechanizmas dar neišaiškintas.
Eukariotų transkripcijos faktoriai
Jei bakterijų transkripcijos faktoriai atlieka tik reguliavimo funkciją, tai branduolinėse ląstelėse yra visa grupė TF, kurie suteikia fono inicijavimą, bet tuo pačiu tiesiogiai priklauso nuo prisijungimo prieDNR reguliuojantys b altymai. Pastarųjų skaičius ir įvairovė eukariotuose yra milžiniški. Taigi žmogaus organizme sekų, koduojančių b altymų transkripcijos faktorius, dalis yra apie 10 % genomo.
Iki šiol eukariotinės TF nėra gerai suprantamos, kaip ir genetinių jungiklių veikimo mechanizmai, kurių struktūra yra daug sudėtingesnė nei teigiamo ir neigiamo bakterijų reguliavimo modeliai. Skirtingai nuo pastarųjų, branduolinių ląstelių transkripcijos faktorių aktyvumą veikia ne vienas ar du, o dešimtys ir net šimtai signalų, kurie gali vienas kitą sustiprinti, susilpninti arba atskirti vienas kitą.
Viena vertus, tam tikro geno aktyvinimui reikalinga visa transkripcijos faktorių grupė, tačiau, kita vertus, gali pakakti vieno reguliuojančio b altymo, kad suaktyvintų kelių genų ekspresiją kaskadiniu mechanizmu. Visa ši sistema yra sudėtingas kompiuteris, kuris apdoroja signalus iš skirtingų š altinių (ir išorinių, ir vidinių) ir prideda jų poveikį prie galutinio rezultato su pliuso arba minuso ženklu.
ir fermentai, kurie keičia chromatino struktūrą.
Išskyrus kai kuriuos TF, įtrauktus į išankstinį inicijavimo kompleksą, visi transkripcijos faktoriai turi DNR surišimo domeną, kuris išskiriajuos iš daugelio kitų b altymų, kurie užtikrina normalų transkripcijos praėjimą arba veikia kaip tarpininkai ją reguliuojant.
Naujausi tyrimai parodė, kad eukariotų TF gali turėti įtakos ne tik transkripcijos pradžiai, bet ir pailgėjimui.
Įvairovė ir klasifikacija
Eukariotuose yra 2 b altymų transkripcijos faktorių grupės: baziniai (kitaip vadinami bendraisiais arba pagrindiniais) ir reguliuojamieji. Pirmieji yra atsakingi už projekto vykdytojų pripažinimą ir išankstinio inicijavimo komplekso sukūrimą. Reikalingas norint pradėti transkripciją. Šiai grupei priklauso kelios dešimtys b altymų, kurie visada yra ląstelėje ir neturi įtakos diferencinei genų ekspresijai.
Bazinių transkripcijos faktorių kompleksas yra įrankis, panašus į bakterijų sigmos subvienetą, tik sudėtingesnis ir tinkamas visų tipų promotoriams.
Kito tipo veiksniai veikia transkripciją sąveikaudami su reguliuojančiomis DNR sekomis. Kadangi šie fermentai yra specifiniai genams, jų yra labai daug. Prisijungdami prie specifinių genų regionų, jie kontroliuoja tam tikrų b altymų sekreciją.
Eukariotų transkripcijos faktorių klasifikacija grindžiama trimis principais:
- veikimo mechanizmas;
- veikimo sąlygos;
- DNR surišančio domeno struktūra.
Pagal pirmąjį požymį, yra 2 faktorių klasės: baziniai (sąveika su promotoriumi) ir jungimasis su aukščiau esančiais regionais (reguliavimo sritys, esančios prieš geną). Šios rūšiesklasifikacija iš esmės atitinka funkcinį TF skirstymą į bendrąjį ir specifinį. Priklausomai nuo papildomo aktyvinimo poreikio, prieš srovę patenkantys veiksniai skirstomi į 2 grupes.
Pagal funkcionavimo ypatumus išskiriami konstituciniai TF (visada yra bet kurioje ląstelėje) ir indukuojami (būdingi ne visiems ląstelių tipams ir gali prireikti tam tikrų aktyvinimo mechanizmų). Antrosios grupės faktoriai savo ruožtu skirstomi į ląstelei būdingus (dalyvauja ontogenezėje, pasižymi griežta ekspresijos kontrole, bet nereikalauja aktyvinimo) ir priklausomus nuo signalo. Pastarieji yra diferencijuojami pagal įjungiančio signalo tipą ir veikimo būdą.
Struktūrinė b altymų transkripcijos faktorių klasifikacija yra labai plati ir apima 6 superklases, kurios apima daugybę klasių ir šeimų.
Veikimo principas
Bazinių faktorių veikimas yra kaskadinis įvairių subvienetų rinkinys su inicijavimo komplekso formavimu ir transkripcijos aktyvavimu. Tiesą sakant, šis procesas yra paskutinis aktyvatoriaus b altymo veikimo etapas.
Konkretūs veiksniai gali reguliuoti transkripciją dviem etapais:
- iniciacijos komplekso surinkimas;
- perėjimas prie produktyvaus pailgėjimo.
Pirmuoju atveju specifinių TF darbas sumažinamas iki pirminio chromatino pertvarkymo, taip pat tarpininko, polimerazės ir bazinių faktorių pritraukimo, orientacijos ir modifikavimo ant promotoriaus, o tai lemia aktyvavimą. transkripcijos. Pagrindinis signalo perdavimo elementas yra tarpininkas – 24 veikiančių subvienetų kompleksaskaip tarpininkas tarp reguliuojančio b altymo ir RNR polimerazės. Sąveikos seka yra individuali kiekvienam genui ir jį atitinkančiam veiksniui.
Pailgėjimas reguliuojamas dėl faktoriaus sąveikos su P-Tef-b b altymu, kuris padeda RNR polimerazei įveikti pauzę, susijusią su promotoriumi.
Funkcinės TF struktūros
Transkripcijos faktoriai turi modulinę struktūrą ir atlieka savo darbą per tris funkcines sritis:
- DNR surišimas (DBD) – reikalingas atpažinimui ir sąveikai su geno reguliavimo sritimi.
- Trans-aktyvuojantis (TAD) – leidžia sąveikauti su kitais reguliuojančiais b altymais, įskaitant transkripcijos faktorius.
- Signalo atpažinimas (SSD) – reikalingas reguliavimo signalams suvokti ir perduoti.
Savo ruožtu DNR surišantis domenas turi daugybę tipų. Pagrindiniai jo struktūros motyvai yra šie:
- "cinko pirštai";
- namų domenas;
- "β" sluoksniai;
- kilpos;
- "leucino žaibas";
- spiralė-kilpa-spiralė;
- spiralė-pasuk-spiralė.
Dėka šio domeno, transkripcijos faktorius „nuskaito“DNR nukleotidų seką dvigubos spiralės paviršiaus rašto pavidalu. Dėl to galimas specifinis tam tikrų reguliavimo elementų pripažinimas.
Motyvų sąveika su DNR spirale pagrįsta tiksliu atitikimu tarp šių paviršiųmolekulės.
TF reguliavimas ir sintezė
Yra keletas būdų, kaip reguliuoti transkripcijos faktorių įtaką transkripcijai. Tai apima:
- aktyvacija – faktoriaus funkcionalumo pasikeitimas DNR atžvilgiu dėl fosforilinimo, ligandų prisijungimo arba sąveikos su kitais reguliuojančiais b altymais (įskaitant TF);
- translokacija – faktoriaus pernešimas iš citoplazmos į branduolį;
- rišimosi vietos prieinamumas – priklauso nuo chromatino kondensacijos laipsnio (esant heterochromatino būsenai, TF DNR nėra);
- mechanizmų kompleksas, būdingas ir kitiems b altymams (visų procesų reguliavimas nuo transkripcijos iki modifikacijos po transliacijos ir intraląstelinės lokalizacijos).
Paskutinis metodas nustato kiekybinę ir kokybinę transkripcijos faktorių sudėtį kiekvienoje ląstelėje. Kai kurios TF sugeba reguliuoti savo sintezę pagal klasikinį grįžtamojo ryšio tipą, kai jų paties produktas tampa reakcijos inhibitoriumi. Tokiu atveju tam tikra faktoriaus koncentracija sustabdo jį koduojančio geno transkripciją.
Bendrieji transkripcijos veiksniai
Šie veiksniai yra būtini norint pradėti bet kokių genų transkripciją ir nomenklatūroje yra žymimi kaip TFl, TFll ir TFlll, atsižvelgiant į RNR polimerazės, su kuria jie sąveikauja, tipą. Kiekvienas veiksnys susideda iš kelių subvienetų.
Baziniai TF atlieka tris pagrindines funkcijas:
- teisinga RNR polimerazės vieta promotoriuje;
- DNR grandinių išvyniojimas transkripcijos pradžios srityje;
- polimerazės išlaisvinimas išpromotorius perėjimo prie pailgėjimo momentu;
Kai kurie bazinių transkripcijos faktorių subvienetai jungiasi prie promotoriaus reguliavimo elementų. Svarbiausia yra TATA dėžutė (būdinga ne visiems genams), esanti „-35“nukleotidų atstumu nuo iniciacijos taško. Kitos surišimo vietos apima INR, BRE ir DPE sekas. Kai kurios TF tiesiogiai nesusisiekia su DNR.
Pagrindinių RNR polimerazės ll transkripcijos faktorių grupę sudaro TFllD, TFllB, TFllF, TFllE ir TFllH. Lotyniška raidė pavadinimo pabaigoje nurodo šių b altymų aptikimo tvarką. Taigi faktorius TFlllA, priklausantis lll RNR polimerazei, buvo pirmasis išskirtas.
| Vardas | B altymų subvienetų skaičius | Funkcija |
| TFllD | 16 (TBP +15 TAF) | TBP prisijungia prie TATA dėžutės, o TAF atpažįsta kitas promotoriaus sekas |
| TFllB | 1 | Atpažįsta BRE elementą, tiksliai orientuoja polimerazę iniciacijos vietoje |
| TFllF | 3 | Stabilizuoja polimerazės sąveiką su TBP ir TFllB, palengvina TFllE ir TFllH prijungimą |
| TFllE | 2 | Prijungia ir koreguoja TFllH |
| TFllH | 10 | Atskiria DNR grandines iniciacijos vietoje, išlaisvina RNR sintezuojantį fermentą nuo promotoriaus ir pagrindinių transkripcijos faktorių (biochemijos)procesas yra pagrįstas RNR polimerazės Cer5-C-galinio domeno fosforilinimu) |
Bazinis TF surenkamas tik naudojant aktyvatorių, tarpininką ir chromatiną modifikuojančius b altymus.
Konkretus TF
Kontroliuodami genetinę raišką, šie transkripcijos faktoriai reguliuoja tiek atskirų ląstelių, tiek viso organizmo biosintezės procesus – nuo embriogenezės iki smulkaus fenotipinio prisitaikymo prie besikeičiančių aplinkos sąlygų. TF įtakos sferą sudaro 3 pagrindiniai blokai:
- vystymas (embrionas ir ontogenezė);
- ląstelių ciklas;
- reagavimas į išorinius signalus.
Ypatinga transkripcijos faktorių grupė reguliuoja embriono morfologinę diferenciaciją. Šis b altymų rinkinys yra užkoduotas specialia 180 bp konsensuso seka, vadinama homeobox.
Siekiant nustatyti, kuris genas turi būti transkribuojamas, reguliuojantis b altymas turi „surasti“ir prisijungti prie konkrečios DNR vietos, kuri veikia kaip genetinis jungiklis (stiprintuvas, duslintuvas ir kt.). Kiekviena tokia seka atitinka vieną ar daugiau susijusių transkripcijos faktorių, kurie atpažįsta norimą vietą dėl tam tikro išorinio spiralės segmento ir DNR surišančio domeno cheminių konformacijų sutapimo (rakto užrakto principas). Atpažinimui naudojama pirminės DNR struktūros sritis, vadinama pagrindiniu grioveliu.
Prisijungus prie DNR veikimoaktyvatoriaus b altymas sukelia eilę nuoseklių žingsnių, vedančių į preiniciatoriaus komplekso surinkimą. Apibendrinta šio proceso schema yra tokia:
- Aktyvatoriaus prisijungimas prie chromatino promotoriaus srityje, nuo ATP priklausomų pertvarkymo kompleksų pritraukimas.
- Chromatino pertvarkymas, histoną modifikuojančių b altymų aktyvinimas.
- Histonų kovalentinė modifikacija, kitų aktyvatorių b altymų pritraukimas.
- Papildomų aktyvinančių b altymų prijungimas prie geno reguliavimo srities.
- Tarpininko ir generolo TF dalyvavimas.
- Išankstinio inicijavimo komplekso surinkimas ant reklamuotojo.
- Kitų aktyvatorių b altymų įtaka, priešiniciacinio komplekso subvienetų pertvarkymas.
- Pradėti transkripciją.
Šių įvykių tvarka gali skirtis priklausomai nuo geno.
Tokiam dideliam aktyvinimo mechanizmų skaičiui atitinka toks pat platus represijos metodų spektras. Tai yra, slopindamas vieną iš etapų pakeliui į pradžią, reguliuojantis b altymas gali sumažinti jo efektyvumą arba visiškai jį blokuoti. Dažniausiai represorius vienu metu įjungia kelis mechanizmus, garantuojančius transkripcijos nebuvimą.
Koordinuota genų kontrolė
Nepaisant to, kad kiekvienas transkriptas turi savo reguliavimo sistemą, eukariotai turi mechanizmą, kuris leidžia, kaip ir bakterijos, paleisti arba sustabdyti genų grupes, skirtas konkrečiai užduočiai atlikti. Tai pasiekiama transkripciją lemiančiu veiksniu, kuris užbaigia deriniuskiti reguliavimo elementai, būtini maksimaliam geno aktyvavimui arba slopinimui.
Transkriptonuose, kuriems taikomas toks reguliavimas, skirtingų komponentų sąveika lemia tą patį b altymą, kuris veikia kaip gaunamas vektorius. Todėl tokio faktoriaus suaktyvėjimas paveikia kelis genus vienu metu. Sistema veikia kaskados principu.
Koordinuotos kontrolės schemą galima nagrinėti skeleto raumenų ląstelių, kurių pirmtakai yra mioblastai, ontogenetinės diferenciacijos pavyzdžiu.
Genų, koduojančių brandžiai raumenų ląstelei būdingų b altymų sintezę, transkripciją sukelia bet kuris iš keturių miogeninių faktorių: MyoD, Myf5, MyoG ir Mrf4. Šie b altymai aktyvina savo ir vienas kito sintezę, taip pat apima papildomo transkripcijos faktoriaus Mef2 ir struktūrinių raumenų b altymų genus. Mef2 dalyvauja reguliuojant tolesnę mioblastų diferenciaciją, tuo pačiu palaikant miogeninių b altymų koncentraciją teigiamo grįžtamojo ryšio mechanizmu.
