전사 인자 : 작용 메커니즘, 유형, 기능 - 생물학

전사 인자가 유전자 전사에 필요한 규제 "액세서리"단백질이다. 전사는 유전자 발현의 첫 번째 단계이며 DNA에 포함 된 정보를 RNA 분자로 전달하는 과정을 포함하며, 이후 처리되어 유전자 산물이 생성됩니다.

RNA 중합 효소 II는 대부분의 진핵 유전자의 전사를 담당하는 효소이며 일부 작은 RNA 외에도 나중에 단백질로 번역 될 메신저 RNA를 생성합니다. 이 효소는 일반 또는 기초 전사 인자로 알려진 유형의 전사 인자가 있어야합니다.

전사 인자 유형«류신 폐쇄»(출처 : I, Wikimedia Commons를 통한 Splette)

그러나 진핵 생물과 원핵 생물 및 고세균 모두에서 조직 특이 적 유전자 전사의 조절 ( 다세포 유기체) 또는 다양한 자극에 반응하여 유전자 활동의 조절.

이러한 전사 인자는 매우 중요한 이펙터이며 유전자 발현 조절의 주요 원천을 나타 내기 때문에 거의 모든 살아있는 유기체에서 발견 될 수 있습니다.

다른 유형의 살아있는 유기체에서 다른 전사 인자에 대한 자세한 연구는 특정 영역이 DNA와의 상호 작용을 담당하는 반면 다른 영역은 자극 또는 억제 효과를 생성하는 모듈 구조를 가지고 있음을 나타냅니다.

그런 다음 전사 인자는 DNA 서열의 변화와 관련이 없지만 후성 유전 적 변화와 관련이있는 유전자 발현 패턴의 모델링에 참여합니다. 이러한 변화를 연구하는 과학을 후성 유전학이라고합니다.

행동의 메커니즘

이들의 기능을 수행하기 위해, 전사 인자는 특정 DNA 서열을 특이 적으로 인식하고 결합하여 해당 DNA 영역의 전사에 긍정적 또는 부정적으로 영향을 미칠 수 있어야합니다.

진핵 생물의 모든 유형 II 유전자의 전사에 대해 기본적으로 동일한 일반적인 전사 인자는 유전자의 프로모터 영역에 먼저 조립되어 중합 효소 효소의 위치와 이중의 "개방"을 지시합니다. 추진자.

이 프로세스는 다음과 같은 여러 단계로 진행됩니다.

- "TATA 상자"로 알려진 유전자에서 티민 (T) 및 아데닌 (A)의 반복 시퀀스에 대한 일반 전사 인자 TFIID의 결합; 이것은 프로모터 영역에 다른 단백질의 결합에 필요한 DNA의 왜곡을 일으 킵니다.

-다른 일반 인자 (TFIIB, TFIIH, TFIH, TFIIE, TFIIF 등) 및 RNA 중합 효소 II의 후속 조립으로, 소위 전사 개시 복합체를 형성합니다.

-개시 복합체의 방출, 인자 TFIIH에 의한 중합 효소의 인산화 및 전사 된 유전자의 서열로부터 RNA 분자의 전사 및 합성의 시작.

전사 활성화 및 억제

논의 된 바와 같이, "비-일반"전사 인자는 양성 또는 음성으로 유전자 발현을 조절할 수있다.

활성화

이러한 단백질 중 일부는 구조적 DNA 결합 도메인 외에도 산성 아미노산 잔기, 글루타민 또는 프롤린 잔기가 풍부한 활성화 도메인으로 알려진 다른 모티프를 포함합니다.

이러한 활성화 도메인은 일반 전사 인자 복합체의 요소 또는 복합체와 직접 상호 작용하는 관련 보조 활성화 제 분자와 상호 작용합니다. 이 상호 작용은 전사 복합체의 조립을 자극하거나 활성을 증가시킵니다.

억제

대부분의 전사 인자는 긍정적으로 작용하는 전사 인자의 활성을 방해하여 그 자극 효과를 차단함으로써 전사를 억제합니다. 그들은 DNA에 대한 양성 인자의 결합을 차단하거나 염색질 구조를 비활성화시키는 인자에 작용하여 작동 할 수 있습니다.

다른 억제 인자는 활성화 전사 인자의 작용을 차단하지 않고 직접 전사를 차단함으로써 작용합니다. 그리고 그들은 활성화 인자가 없을 때 달성 된 것보다 훨씬 낮은 수준으로 전사의 기초 수준을 감소시킵니다.

활성제 단백질과 마찬가지로 억제 인자는 기초 또는 일반 전사 인자와 직접 또는 간접적으로 작용합니다.

종류

대부분의 전사 인자는 DNA 결합 도메인의 특성이나 정체성에 따라 분류되지만 일부는 전사 인자로 분류되어 DNA와 직접 상호 작용하지 않고 전사 인자로 알려져 있습니다. "간접".

직접 전사 인자

그들은 가장 일반적인 전사 인자입니다. 그들은 DNA 결합 도메인을 가지고 있으며 DNA의 특정 영역에 결합하여 유전자 발현을 활성화하거나 억제 할 수 있습니다. 그들은 특히 DNA 결합 도메인과 올리고머 화 상태가 서로 다릅니다.

이러한 유형의 요인에 대해 가장 많이 연구되고 인정받는 가족은 다음과 같습니다.

Helix-Turn-Helix (“ helix-turn-helix ”, HTH)

이것은 발견 된 DNA 결합 도메인을 가진 최초의 인자 계열이며 많은 진핵 및 원핵 단백질에 존재합니다. 인식 모티프는 α 나선, 스핀 및 두 번째 α 나선으로 구성됩니다.

그들은 차례의 영역에서 글리신 도메인을 보존하고 HTH 단위에서 두 개의 나선 배열을 안정화시키는 데 도움이되는 소수성 잔기도 보유하고 있습니다.

Homeodomain

그것은 많은 수의 진핵 조절 단백질에 존재합니다. 첫 번째 서열은 Drosophila 발달 조절 단백질에서 인식되었습니다. 이 도메인은 확장 된 N- 말단 팔 외에도 DNA와 추가 α- 나선을 결합하는 HTH 모티프를 포함합니다.

아연 손가락

그들은 Xenopus 전사 인자 TFIIIA에서 발견되었으며 진핵 유전자 조절의 여러 측면에 참여하는 것으로 나타났습니다. 이들은 분화 및 성장 신호에 의해 유도 된 단백질, 원 종양 유전자 및 일부 일반적인 전사 인자에서 발견됩니다.

다양한 시스테인 및 히스티딘 잔기를 포함하는 30 개의 잔기 징크 핑거 모티프의 배치 반복이 존재하는 것이 특징입니다.

스테로이드 수용체

이 패밀리는 호르몬 결합을위한 도메인을 갖는 것 외에도 DNA 결합 도메인을 소유하고 일반적으로 전사 활성화 제로 작용하는 중요한 조절 단백질을 포함합니다.

결합 도메인은 70 개의 잔기를 포함하며, 그중 8 개는 보존 된 시스테인 잔기입니다. 일부 저자는 4 개의 시스테인으로 구성된 두 세트의 존재를 감안할 때 이러한 요소가 한 쌍의 징크 핑거를 형성 할 수 있다고 생각합니다.

류신 폐쇄 및 나선-루프-나선 ( " 나선-루프-나선" )

이러한 전사 인자는 이종이 량체의 형성에 의한 분화 및 발달 및 기능에 관여합니다. 류신 클로저 도메인은 다양한 진핵 단백질에서 관찰되며, 이량 체화를 매개하는 류신 클로저와 DNA 결합을위한 기본 영역의 두 가지 하위 도메인이 특징입니다.

Β 시트 모티프

그들은 주로 진핵 인자에서 발견되며 반 평행 β- 시트에 의해 DNA에 결합하여 구별됩니다.

간접 전사 인자

이러한 유형의 전사 인자는 DNA와의 직접적인 상호 작용이 아니라 DNA와 상호 작용하는 다른 전사 인자와의 단백질-단백질 상호 작용을 통해 유전자 발현에 대한 조절 효과를 발휘합니다. 그것이 그들이 "간접적"이라고 불리는 이유입니다.

첫 번째로 기술 된 것은 VP16으로 알려진 단순 포진 바이러스 (HSV)의 trans-activator로, 세포가이 바이러스에 감염 될 때 인자 Oct-1에 결합하여 특정 유전자의 전사를 자극합니다.

이러한 유형의 인자는 DNA에 결합하는 것과 마찬가지로 유전자 전사를 활성화하거나 억제 할 수 있으며, 이것이 각각 "공동 활성화 제"및 "코어 프레 서"라고하는 이유입니다.

규제

이 단백질은 합성과 활성의 두 가지 수준에서 조절 될 수 있으며, 이는 서로 다른 변수와 여러 상황에 따라 달라집니다.

합성 규제

합성 조절은 특정 전사 인자의 조직 특이 적 발현과 관련이있을 수 있습니다. 이것의 예는 골격근 세포에서만 합성되고 미분화 섬유 아세포 전구체의 분화에 필요한 MyoD 인자 일 수 있습니다.

합성 조절은 주로 특정 세포 유형과 조직에서 유전자 발현을 조절하는 데 사용되지만, 반응에 참여하는 유전자의 유도에 관여하는 요인의 합성도 조절되기 때문에 이것이 유일한 방법은 아닙니다. 다양한 자극에.

활동 규제

전사 인자에 대한 또 다른 조절 메커니즘은 특정 인자의 활성에 긍정적 또는 부정적 영향을 미치는 다른 기존 전사 인자의 활성화와 관련이있는 활성 조절입니다.

이러한 "2 차"인자의 활성화는 일반적으로 리간드 결합, 단백질-단백질 상호 작용의 변경, 인산화 등과 같은 다른 메커니즘을 통해 발생합니다.

역할과 중요성

전사 인자는 배아 발달, 성장 및 분화, 세포주기 제어, 변화하는 환경 조건에 대한 적응, 세포 및 조직 특정 단백질 합성 패턴 유지 등과 같은 다양한 과정에 참여합니다.

예를 들어 식물에서는 방어 및 다양한 유형의 스트레스에 대한 대응에 중요한 기능을합니다. 동물의 골 형성은 전사 인자뿐만 아니라 다른 세포주의 많은 다른 분화 과정에 의해 조절되는 것으로 결정되었습니다.

유기체에서 이러한 단백질의 중요성을 감안할 때 이러한 조절 요소의 변경이 심각한 병리학 적 변화를 유발할 것이라고 생각하는 것은 드문 일이 아닙니다.

인간의 경우, 전사 인자와 관련된 병리는 발달 장애 (예 : 전사 인자의 불 활성화를 유발하는 돌연변이로 인한), 호르몬 반응 장애 또는 암일 수 있습니다.

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전사 인자 : 작용 메커니즘, 유형, 기능 - 생물학 - 2025