Бүх организмд (зарим вирусыг эс тооцвол) генетикийн материалын хэрэгжилт нь ДНХ-РНХ-уургийн системийн дагуу явагддаг. Эхний үе шатанд мэдээллийг нэг нуклейн хүчлээс нөгөөд дахин бичдэг (хуулбарласан). Энэ үйл явцыг зохицуулдаг уурагуудыг транскрипцийн хүчин зүйл гэж нэрлэдэг.
Транскрипци гэж юу вэ
Транскрипци нь ДНХ-ийн загварт суурилсан РНХ молекулын биосинтез юм. Энэ нь нуклейн хүчлийг бүрдүүлдэг зарим азотын суурийн харилцан бие биенээ нөхөж байгаатай холбоотой юм. Синтезийг тусгай ферментүүд - РНХ полимеразууд гүйцэтгэдэг бөгөөд олон зохицуулалтын уургуудаар хянагддаг.
Геномыг бүхэлд нь нэг дор бичдэггүй, зөвхөн тодорхой хэсгийг нь транскриптон гэж нэрлэдэг. Сүүлийнх нь дэмжигч (РНХ полимеразын хавсарсан газар) ба терминатор (синтезийн гүйцэтгэлийг идэвхжүүлдэг дараалал) орно.
Прокариот транскриптон нь хэд хэдэн бүтцийн генээс (цистрон) тогтдог оперон юм. Үүний үндсэн дээр полицистрон РНХ нийлэгждэг.функциональ холбоотой уургийн бүлгийн амин хүчлийн дарааллын талаархи мэдээллийг агуулсан. Эукариот транскриптон нь зөвхөн нэг ген агуулдаг.
Транскрипцийн үйл явцын биологийн үүрэг нь РНХ-ийн загвар дарааллыг бий болгох бөгөөд үүний үндсэн дээр рибосомд уургийн нийлэгжилт (орчуулга) явагддаг.
Прокариот ба эукариотуудад РНХ-ийн синтез
РНХ-ийн синтезийн схем нь бүх организмд адилхан бөгөөд 3 үе шатыг агуулдаг:
- Эхлүүлэх - промоторт полимеразыг холбох, процессыг идэвхжүүлэх.
- Сунгалт - нуклеотидын гинжин хэлхээг 3'-ээс 5' хүртэл сунгаж, ДНХ мономеруудад нэмэлтээр сонгогдсон азотын суурь хоорондын фосфодиэфирийн холбоог хааж дуусна.
- Дуусгах нь синтезийн үйл явц дууссан явдал юм.
Прокариотуудад бүх төрлийн РНХ нь таван протомер (β, β', ω ба хоёр α дэд нэгж) -ээс бүрдсэн нэг РНХ полимеразаар хөрвүүлэгддэг бөгөөд эдгээр нь нийлээд рибонуклеотидын гинжийг нэмэгдүүлэх чадвартай гол фермент үүсгэдэг.. Мөн нэмэлт нэгж σ байдаг бөгөөд үүнгүйгээр полимеразыг дэмжигчтэй холбох боломжгүй юм. Цөм ба сигма хүчин зүйлийн нийлбэрийг холофермент гэж нэрлэдэг.
Хэдийгээр σ дэд нэгж нь цөмтэй үргэлж холбоотой байдаггүй ч РНХ полимеразын нэг хэсэг гэж үздэг. Салсан төлөвт сигма нь промотортой холбогдож чадахгүй, зөвхөн голоферментийн нэг хэсэг юм. Эхлэл дууссаны дараа энэ протомер цөмөөс салж, сунгах хүчин зүйлээр солигдоно.
Онцлогпрокариотууд нь орчуулга ба транскрипцийн процессуудын нэгдэл юм. Рибосомууд нэн даруй нийлэгжиж эхэлсэн РНХ-д нэгдэж, амин хүчлийн гинжийг үүсгэдэг. Терминаторын бүсэд үсний хавчаар бүтэц үүссэний улмаас транскрипц зогсдог. Энэ үе шатанд ДНХ-полимераз-РНХ-ийн цогцолбор задардаг.
Эукариот эсүүдэд транскрипцийг гурван фермент гүйцэтгэдэг:
- РНХ полимераз l – 28S ба 18S-рибосомын РНХ-ийг нэгтгэдэг.
- РНХ полимераз ll – уураг болон жижиг цөмийн РНХ-г кодлодог генийг хуулбарладаг.
- РНХ полимераз lll - тРНХ ба 5S рРНХ (рибосомын жижиг дэд нэгж) нийлэгжилтийг хариуцдаг.
Эдгээр ферментүүдийн аль нь ч промотортой харилцан үйлчлэлцдэг тусгай уургийн оролцоогүйгээр транскрипцийг эхлүүлэх чадваргүй. Үйл явцын мөн чанар нь прокариотуудтай адил боловч үе шат бүр нь хроматиныг өөрчилдөг олон тооны функциональ болон зохицуулалтын элементүүдийн оролцоотойгоор илүү төвөгтэй байдаг. Зөвхөн эхлэлийн шатанд зуу орчим уураг оролцдог бөгөөд үүнд олон тооны транскрипцийн хүчин зүйлс оролцдог бол бактерийн хувьд нэг сигма дэд нэгж нь дэмжигчтэй холбогдоход хангалттай бөгөөд заримдаа идэвхжүүлэгчийн тусламж шаардлагатай байдаг.
Төрөл бүрийн уургийн биосинтез дэх транскрипцийн биологийн үүрэг хамгийн чухал хувь нэмэр нь генийн уншилтыг хянах хатуу тогтолцооны хэрэгцээг тодорхойлдог.
Транскрипцийн зохицуулалт
Ямар ч эсэд удамшлын материал бүрэн биелдэггүй: генийн зөвхөн нэг хэсэг нь хуулбарлагддаг, үлдсэн хэсэг нь идэвхгүй байдаг. Энэ нь цогцолборын ачаар боломжтой юмДНХ-ийн аль сегмент, ямар хэмжээний РНХ дараалал нийлэгжихийг тодорхойлдог зохицуулалтын механизмууд.
Нэг эст организмд генийн дифференциал идэвхжил нь дасан зохицох утгатай байдаг бол олон эст организмд нэг геномын үндсэн дээр янз бүрийн төрлийн эд үүсэх үед үр хөврөл болон онтогенезийн үйл явцыг мөн тодорхойлдог.
Генийн илэрхийлэл хэд хэдэн түвшинд хянагддаг. Хамгийн чухал алхам бол транскрипцийг зохицуулах явдал юм. Энэхүү механизмын биологийн утга учир нь эс эсвэл организм оршин тогтнох тодорхой мөчид шаардлагатай янз бүрийн уургийн шаардлагатай хэмжээг хадгалах явдал юм.
Цөмөөс цитоплазм руу РНХ-г боловсруулах, хөрвүүлэх, тээвэрлэх зэрэг бусад түвшинд биосинтезийн тохируулга байдаг (сүүлийнх нь прокариотуудад байдаггүй). Эерэг зохицуулалттай үед эдгээр системүүд нь транскрипцийн биологийн утга учир идэвхжүүлсэн ген дээр суурилсан уураг үйлдвэрлэх үүрэгтэй. Гэсэн хэдий ч ямар ч үе шатанд гинжийг түдгэлзүүлж болно. Эукариотуудын зарим зохицуулалтын шинж чанарууд (алтернатив дэмжигчид, залгах, полиаденелляцын талбайн өөрчлөлт) нь ДНХ-ийн ижил дараалалд суурилсан уургийн молекулуудын өөр өөр хувилбаруудыг бий болгоход хүргэдэг.
РНХ үүсэх нь уургийн биосинтезийн замд генетикийн мэдээллийг тайлах эхний алхам учраас эсийн фенотипийг өөрчлөх транскрипцийн үйл явцын биологийн үүрэг нь боловсруулалт, орчуулгын зохицуулалтаас хамаагүй чухал юм..
Тодорхой генийн идэвхийг тодорхойлохпрокариот ба эукариотуудын аль алинд нь ДНХ-ийн зохицуулалтын бүс ба транскрипцийн хүчин зүйлүүд (TFs) багтдаг тусгай шилжүүлэгчийн тусламжтайгаар эхлэлийн үе шатанд тохиолддог. Ийм шилжүүлэгчийн ажиллагаа нь бие даасан биш боловч бусад үүрэн холбооны системүүдийн хатуу хяналтанд байдаг. РНХ-ийн нийлэгжилтийн өвөрмөц бус зохицуулалтын механизмууд бас байдаг бөгөөд энэ нь эхлэл, сунгалт, төгсгөлийн хэвийн дамжуулалтыг хангадаг.
Транскрипцийн хүчин зүйлийн тухай ойлголт
Геномын зохицуулалтын элементүүдээс ялгаатай нь транскрипцийн хүчин зүйлүүд нь химийн уураг юм. ДНХ-ийн тодорхой хэсгүүдтэй холбогдсноор тэдгээр нь транскрипцийн процессыг идэвхжүүлж, дарангуйлж, хурдасгаж эсвэл удаашруулж чаддаг.
Үүсгэсэн нөлөөллөөс хамааран прокариот ба эукариотуудын транскрипцийн хүчин зүйлсийг идэвхжүүлэгч (РНХ-ийн нийлэгжилтийг эхлүүлж, эрчимжүүлдэг) ба дарангуйлагч (үйл явцыг дарангуйлагч эсвэл дарангуйлдаг) гэж хоёр бүлэгт хувааж болно. Одоогоор янз бүрийн организмаас 2000 гаруй TF илэрсэн байна.
Прокариотуудын транскрипцийн зохицуулалт
Прокариотуудад РНХ-ийн нийлэгжилтийн хяналт нь голчлон эхлэлийн үе шатанд TF нь промоторын хажууд байрладаг (заримдаа түүнтэй огтлолцдог) транскриптоны тодорхой хэсэгтэй харилцан үйлчилдэгтэй холбоотой байдаг. Үнэндээ бол зохицуулалтын уураг (идэвхжүүлэгч эсвэл дарангуйлагч) буух газар юм. Бактери нь генийг ялгах хяналтын өөр нэг арга замаар тодорхойлогддог - өөр өөр бүлгүүдэд зориулагдсан өөр өөр σ-дэд нэгжүүдийн синтез.
Хэсэгчилсэн опероны илэрхийлэлсуналт ба төгсгөлийн үе шатанд зохицуулагдаж болох боловч ДНХ-тэй холбогч TF-ийн улмаас биш, харин РНХ полимеразатай харилцан үйлчилдэг уургийн улмаас. Эдгээрт Gre уураг болон антитерминатор хүчин зүйлс Nus болон RfaH орно.
Прокариотуудын транскрипцийн суналт ба төгсгөлд зэрэгцээ уургийн нийлэгжилт тодорхой хэмжээгээр нөлөөлдөг. Эукариотуудад эдгээр үйл явц нь өөрөө болон транскрипц болон орчуулгын хүчин зүйлүүд хоёулаа орон зайн хувьд тусгаарлагдсан байдаг бөгөөд энэ нь тэдгээр нь үйл ажиллагааны хувьд хамааралгүй гэсэн үг юм.
Идэвхжүүлэгч ба дарангуйлагч
Прокариотууд эхлэлийн үе шатанд транскрипцийг зохицуулах хоёр механизмтай байдаг:
- эерэг - идэвхжүүлэгч уургуудаар явагддаг;
- сөрөг - дарангуйлагчаар хянагддаг.
Фактор эерэгээр зохицуулагдахад тухайн хүчин зүйл нь операторт наалдсанаар ген идэвхждэг, сөрөг байвал эсрэгээрээ унтраадаг. Зохицуулагч уургийн ДНХ-тэй холбогдох чадвар нь лигандын хавсралтаас хамаарна. Сүүлчийн үүргийг ихэвчлэн бага молекул жинтэй эсийн метаболитууд гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ тохиолдолд коактиватор ба үндсэн даралтын үүрэг гүйцэтгэдэг.
Дарангуйлагчийн үйл ажиллагааны механизм нь дэмжигч болон операторын бүсүүдийн давхцал дээр суурилдаг. Ийм бүтэцтэй оперонуудад уургийн хүчин зүйлийг ДНХ-д хавсаргаснаар РНХ полимеразын буух талбайн хэсгийг хааж, сүүлийнх нь транскрипцийг эхлүүлэхээс сэргийлдэг.
Идэвхжүүлэгчид нь РНХ полимеразуудаар муу танигддаг, эсвэл хайлахад хэцүү (салангид мушгиа утаснууд) сул, бага ажиллагаатай дэмжигчид дээр ажилладаг. Транскрипцийг эхлүүлэхэд шаардлагатай ДНХ). Оператортой нэгдсэнээр уургийн хүчин зүйл нь полимеразтай харилцан үйлчилж, эхлэлийн магадлалыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Идэвхжүүлэгчид транскрипцийн эрчмийг 1000 дахин нэмэгдүүлэх боломжтой.
Зарим прокариот TF нь дэмжигчтэй холбоотой операторын байршлаас хамааран идэвхжүүлэгч болон дарангуйлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг: хэрэв эдгээр бүсүүд давхцаж байвал тухайн хүчин зүйл транскрипцийг дарангуйлдаг, үгүй бол өдөөдөг.
| Фактортой холбоотой лигандын функц | Лигандын төлөв | Сөрөг зохицуулалт | Эерэг зохицуулалт |
| ДНХ-ээс салгаж өгнө | Нэгдэх | Дарангуйлагч уургийг зайлуулах, генийг идэвхжүүлэх | Идэвхжүүлэгч уургийг арилгах, генийг зогсоох |
| ДНХ-д хүчин зүйл нэмнэ | Устгах | Дарангуйлагчийг арилгах, транскрипц оруулах | Идэвхжүүлэгчийг устгах, транскрипцийг унтраах |
Сөрөг зохицуулалтыг E. coli нянгийн триптофан опероны жишээн дээр авч үзэж болох бөгөөд энэ нь промоторын дараалал доторх операторын байршлаар тодорхойлогддог. Дарангуйлагч уураг нь хоёр триптофан молекулыг хавсаргаснаар идэвхждэг бөгөөд энэ нь ДНХ-тай холбох домайны өнцгийг өөрчилснөөр давхар мушгиагийн гол ховил руу орох боломжтой болдог. Триптофаны бага концентрацитай үед дарангуйлагч нь лигандаа алдаж, дахин идэвхгүй болдог. Өөрөөр хэлбэл, транскрипцийн эхлэлийн давтамжметаболитын хэмжээтэй урвуу пропорциональ.
Зарим бактерийн оперонууд (жишээлбэл, лактоз) эерэг ба сөрөг зохицуулалтын механизмыг хослуулдаг. Илэрхийллийг оновчтой хянахад нэг дохио хангалтгүй үед ийм систем зайлшгүй шаардлагатай. Тиймээс лактозын оперон нь эс рүү зөөвөрлөж, дараа нь глюкозоос бага ашиг тустай өөр эрчим хүчний эх үүсвэр болох лактозыг задалдаг ферментүүдийг кодлодог. Тиймээс зөвхөн сүүлчийнх нь бага концентрацитай үед CAP уураг нь ДНХ-тэй холбогдож, транскрипцийг эхлүүлдэг. Гэхдээ үүнийг зөвхөн лактоз байгаа тохиолдолд л хэрэглэхийг зөвлөж байна, түүний дутагдал нь лактозыг дарангуйлагчийг идэвхжүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь идэвхжүүлэгч уургийн функциональ хэлбэр байсан ч полимеразын промотор руу нэвтрэх боломжийг хаадаг.
Бактери дахь опероны бүтцийн улмаас хэд хэдэн генийг нэг зохицуулалтын бүс, 1-2 TF-ээр удирддаг бол эукариотуудад нэг ген нь олон тооны зохицуулалтын элементүүдтэй байдаг бөгөөд тус бүр нь бусад олон зүйлээс хамаардаг. хүчин зүйлүүд. Энэхүү нарийн төвөгтэй байдал нь эукариотууд, ялангуяа олон эст организмуудын зохион байгуулалтын өндөр түвшинд нийцдэг.
Эукариот дахь мРНХ-ийн синтезийн зохицуулалт
Эукариот генийн илэрхийлэлийн хяналтыг уургийн транскрипцийн баримтууд (TF) ба зохицуулагч ДНХ-ийн дараалал гэсэн хоёр элементийн хавсарсан үйлдлээр тодорхойлдог бөгөөд эдгээр нь промоторын хажууд, түүнээс хамаагүй өндөр, интрон дотор эсвэл дараа нь байрладаг. ген (бүтэн утгаараа ген биш, кодлох бүс гэсэн үг).
Зарим хэсэг нь шилжүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг бол зарим нь харилцан үйлчилдэггүйТФ-тэй шууд холбогддог боловч ДНХ-ийн молекулд транскрипцийг идэвхжүүлэх процессыг дагалддаг гогцоо хэлбэртэй бүтцийг бий болгоход шаардлагатай уян хатан чанарыг өгнө. Ийм бүсүүдийг spacers гэж нэрлэдэг. Бүх зохицуулалтын дараалал нь дэмжигчтэй хамт генийн хяналтын бүсийг бүрдүүлдэг.
Транскрипцийн хүчин зүйлсийн үйлдэл нь генетикийн илэрхийлэлийн олон түвшний нарийн төвөгтэй зохицуулалтын зөвхөн нэг хэсэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй бөгөөд үүний үр дүнд бий болсон вектор дээр асар олон тооны элементүүд нийлдэг бөгөөд энэ нь РНХ үүсэх эсэхийг тодорхойлдог. эцэст нь геномын тодорхой бүсээс нийлэгдэнэ.
Цөмийн эс дэх транскрипцийг хянах нэмэлт хүчин зүйл бол хроматины бүтцийн өөрчлөлт юм. Энд нийт зохицуулалт (гетерохроматин ба еухроматины бүсийн хуваарилалтаар хангагдсан) болон тодорхой гентэй холбоотой орон нутгийн зохицуулалт хоёулаа байдаг. Полимераз ажиллахын тулд нуклеосом зэрэг ДНХ-ийн нягтралын бүх түвшинг арилгах шаардлагатай.
Эукариотуудын транскрипцийн хүчин зүйлсийн олон янз байдал нь өсгөгч, дуу намсгагч (сайжруулагч ба дуу намсгагч), түүнчлэн адаптерийн элементүүд болон тусгаарлагч зэрэг олон тооны зохицуулагчтай холбоотой байдаг. Эдгээр сайтууд нь генийн ойролцоо болон нэлээд зайд (50 мянган bp хүртэл) байрлаж болно.
Сайжруулагч, дуу намсгагч болон адаптерийн элементүүд
Сайжруулагч нь зохицуулалтын уурагтай харилцан үйлчлэх үед транскрипцийг өдөөх чадвартай богино дараалсан ДНХ юм. Өсгөгчийг генийн промоторын бүсэд ойртуулахДНХ-ийн гогцоо хэлбэртэй бүтэц үүссэний улмаас хийгддэг. Идэвхжүүлэгчийг сайжруулагчтай холбох нь эхлэлийн цогцолборын угсралтыг идэвхжүүлдэг эсвэл полимеразыг сунгахад тусалдаг.
Өндөржүүлэгч нь нарийн төвөгтэй бүтэцтэй бөгөөд хэд хэдэн модулийн хэсгүүдээс бүрддэг бөгөөд тус бүр нь өөрийн зохицуулалтын уурагтай байдаг.
Дуу намсгагч нь транскрипцийг дарангуйлах эсвэл бүрмөсөн үгүйсгэдэг ДНХ-ийн хэсэг юм. Ийм шилжүүлэгчийн ажиллах механизм одоогоор тодорхойгүй байна. Таамаглаж буй аргуудын нэг нь ДНХ-ийн томоохон хэсгийг SIR бүлгийн тусгай уургуудаар эзэлдэг бөгөөд энэ нь эхлэлийн хүчин зүйлүүдэд нэвтрэх боломжийг хаадаг. Энэ тохиолдолд дуу намсгагчаас хэдхэн мянган суурь хос дотор байрлах бүх генүүд унтарна.
Адаптерийн элементүүд нь тэдгээрт холбогддог TF-тэй хослуулан стероид гормон, циклийн AMP болон глюкокортикоидуудад сонгомол хариу үйлдэл үзүүлдэг удамшлын шилжүүлэгчийн тусдаа ангиллыг бүрдүүлдэг. Энэхүү зохицуулалтын блок нь дулааны цочрол, металл болон зарим химийн нэгдлүүдийн нөлөөнд эсийн хариу урвалыг хариуцдаг.
ДНХ-ийн хяналтын бүсүүдийн дотроос өөр төрлийн элементийг ялгадаг - тусгаарлагч. Эдгээр нь транскрипцийн хүчин зүйлсийг алслагдсан генүүдэд нөлөөлөхөөс сэргийлдэг тусгай дараалал юм. Тусгаарлагчийн үйл ажиллагааны механизм хараахан тодорхойлогдоогүй байна.
Эукариот транскрипцийн хүчин зүйлс
Хэрэв бактери дахь транскрипцийн хүчин зүйлүүд нь зөвхөн зохицуулах үүрэгтэй бол цөмийн эсүүдэд суурь эхлэлийг өгдөг бүхэл бүтэн бүлэг TF байдаг боловч үүнтэй зэрэгцэн холбогдохоос шууд хамаардаг. ДНХ-ийн зохицуулалтын уураг. Эукариотуудын сүүлчийнх нь тоо, төрөл зүйл нь асар их юм. Тиймээс хүний биед уургийн транскрипцийн хүчин зүйлийг кодлодог дарааллын эзлэх хувь геномын 10% орчим байдаг.
Өнөөдрийг хүртэл эукариот TF-ийг сайн ойлгоогүй байгаа ба генетикийн шилжүүлэгчийн үйл ажиллагааны механизм нь нянгийн эерэг ба сөрөг зохицуулалтын загвараас хамаагүй илүү төвөгтэй бүтэцтэй байдаг. Сүүлчийнхээс ялгаатай нь цөмийн эсийн транскрипцийн хүчин зүйлсийн идэвхжилд нэг юмуу хоёр биш, харин бие биенээ бие биенээ бэхжүүлж, сулруулж, үгүйсгэх олон арван, бүр хэдэн зуун дохио нөлөөлдөг.
Нэг талаас тодорхой генийг идэвхжүүлэхэд транскрипцийн бүхэл бүтэн бүлэг шаардлагатай байдаг ч нөгөө талаас нэг зохицуулалтын уураг нь хэд хэдэн генийг каскадын механизмаар илэрхийлэхэд хангалттай байж болно. Энэ бүхэл бүтэн систем нь янз бүрийн эх үүсвэрээс (гадаад болон дотоод) дохиог боловсруулж, тэдгээрийн эффектийг нэмэх эсвэл хасах тэмдгээр эцсийн үр дүнд нэмдэг цогц компьютер юм.
Эукариотуудын (идэвхжүүлэгч ба дарангуйлагч) транскрипцийн зохицуулалтын хүчин зүйлүүд нь бактерийн нэгэн адил оператортой харилцан үйлчилдэггүй, харин ДНХ-д тархсан хяналтын цэгүүдтэй харилцан үйлчлэлцдэг бөгөөд зуучлагч уураг болох зуучлагчаар дамжуулан эхлэлийг үүсгэхэд нөлөөлдөг. ба хроматины бүтцийг өөрчилдөг ферментүүд.
Өмнөх цогцолборт багтсан зарим TF-г эс тооцвол бүх транскрипцийн хүчин зүйлүүд нь ДНХ-ийг холбодог домэйнтэй байдаг. Тэдгээр нь транскрипцийн хэвийн дамжуулалтыг хангадаг эсвэл түүний зохицуулалтад зуучлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг олон тооны бусад уурагуудаас бүрддэг.
Сүүлийн үеийн судалгаагаар эукариот TF нь транскрипцийн эхлэл төдийгүй суналтад нөлөөлдөг болохыг харуулсан.
Төрөл ба ангилал
Эукариотуудад уургийн транскрипцийн 2 бүлэг хүчин зүйл байдаг: суурь (ерөнхий эсвэл үндсэн гэж нэрлэдэг) ба зохицуулалт. Эхнийх нь сурталчлагчдыг хүлээн зөвшөөрөх, санаачлагын өмнөх цогцолборыг бий болгох үүрэгтэй. Транскрипцийг эхлүүлэх шаардлагатай. Энэ бүлэгт эсэд үргэлж байдаг бөгөөд генийн ялгавартай илэрхийлэлд нөлөөлдөггүй хэдэн арван уураг багтдаг.
Суурийн транскрипцийн хүчин зүйлсийн цогцолбор нь бактери дахь сигма дэд нэгжтэй ижил функцтэй хэрэгсэл бөгөөд зөвхөн илүү төвөгтэй бөгөөд бүх төрлийн дэмжигчдэд тохиромжтой.
Өөр төрлийн хүчин зүйлүүд нь зохицуулалтын ДНХ-ийн дараалалтай харилцан үйлчлэх замаар транскрипцид нөлөөлдөг. Эдгээр ферментүүд нь генийн өвөрмөц шинж чанартай байдаг тул асар их тоо байдаг. Тэд тодорхой генийн хэсгүүдтэй холбогдон тодорхой уургийн шүүрлийг хянадаг.
Эукариотуудын транскрипцийн хүчин зүйлийн ангилал нь гурван зарчим дээр суурилдаг:
- үйл ажиллагааны механизм;
- ажиллагааны нөхцөл;
- ДНХ холбогч домайн бүтэц.
Эхний шинж чанарын дагуу үндсэн (промотортой харьцах) болон дээд хэсгийн бүсүүдтэй холбогдох (генийн дээд хэсэгт байрлах зохицуулалтын бүсүүд) гэсэн 2 ангилдаг. Энэ төрөлАнгилал нь үндсэндээ TF-ийн функциональ хуваагдалтай тохирч байна. Нэмэлт идэвхжүүлэх хэрэгцээ шаардлагаас хамааран дээд талын хүчин зүйлсийг 2 бүлэгт хуваадаг.
Үйл ажиллагааны онцлогоос хамааран үүсгэгч TF нь (ямар ч эсэд үргэлж байдаг) болон өдөөгддөг (бүх төрлийн эсийн шинж чанар биш бөгөөд тодорхой идэвхжүүлэх механизм шаарддаг) гэж ялгагдана. Хоёрдахь бүлгийн хүчин зүйлүүд нь эргээд эсийн өвөрмөц (онтогенезид оролцдог, экспрессийн хатуу хяналтаар тодорхойлогддог, гэхдээ идэвхжүүлэх шаардлагагүй) болон дохионоос хамааралтай гэж хуваагддаг. Сүүлийнх нь идэвхжүүлэх дохионы үйл ажиллагааны төрөл, горимоос хамааран ялгагдана.
Уургийн транскрипцийн хүчин зүйлсийн бүтцийн ангилал нь маш өргөн хүрээтэй бөгөөд олон анги, бүлгийг багтаасан 6 дээд ангийг агуулдаг.
Үйл ажиллагааны зарчим
Суурийн хүчин зүйлсийн үйл ажиллагаа нь эхлэлийн цогцолбор үүсэх, транскрипцийг идэвхжүүлэх замаар янз бүрийн дэд нэгжүүдийн каскадын угсралт юм. Үнэн хэрэгтээ энэ процесс нь идэвхжүүлэгч уургийн үйл ажиллагааны эцсийн шат юм.
Тодорхой хүчин зүйлүүд нь транскрипцийг хоёр үе шаттайгаар зохицуулж болно:
- ашиглалтын цогцолборын угсралт;
- бүтээмжтэй сунгалт руу шилжих.
Эхний тохиолдолд тодорхой TF-ийн ажлыг хроматины анхдагч дахин зохион байгуулалт, түүнчлэн идэвхжүүлэгч дээр зуучлагч, полимераз ба суурь хүчин зүйлсийг элсүүлэх, чиглүүлэх, өөрчлөх хүртэл бууруулж, идэвхжүүлэхэд хүргэдэг. транскрипцийн. Дохио дамжуулах гол элемент нь зуучлагч буюу 24 дэд нэгжээс бүрдсэн иж бүрдэл юмзохицуулалтын уураг ба РНХ полимеразын хоорондох зуучлагч. Харилцааны дараалал нь ген болон түүнд харгалзах хүчин зүйл тус бүрээс хамаарна.
Сунгах зохицуулалт нь РНХ полимераза нь промотортой холбоотой зогсолтыг даван туулахад тусалдаг P-Tef-b уурагтай хүчин зүйлийн харилцан үйлчлэлийн улмаас хийгддэг.
TF-н функциональ бүтэц
Транскрипцийн хүчин зүйлүүд нь модульчлагдсан бүтэцтэй бөгөөд гурван функциональ домайнаар дамжуулан ажлаа гүйцэтгэдэг:
- ДНХ-тай холбох (DBD) - генийн зохицуулалтын бүсийг таних, харилцан үйлчлэхэд шаардлагатай.
- Транс-идэвхжүүлэх (TAD) – транскрипцийн хүчин зүйл зэрэг зохицуулалтын бусад уурагуудтай харилцан үйлчлэх боломжийг олгодог.
- Дохио таних (SSD) - зохицуулалтын дохиог хүлээн авах, дамжуулахад шаардлагатай.
Эргээд ДНХ холбогч домайн олон төрөлтэй. Түүний бүтцийн гол сэдэл нь:
- "цайр хуруу";
- гэрийн домэйн;
- "β"-давхарга;
- гогцоо;
- "лейцин аянга";
- спираль-гогцоо-спираль;
- спираль-эргэлт-спираль.
Энэ домэйны ачаар транскрипцийн хүчин зүйл нь ДНХ-ийн нуклеотидын дарааллыг давхар мушгианы гадаргуу дээрх хэв маягийн хэлбэрээр "уншдаг". Үүний улмаас зохицуулалтын зарим элементүүдийг тусгайлан хүлээн зөвшөөрөх боломжтой.
Сэдвийн ДНХ-ийн спиральтай харилцан үйлчлэл нь эдгээрийн гадаргуугийн хоорондох яг тохирол дээр суурилдаг.молекулууд.
ТФ-ийн зохицуулалт ба синтез
Транскрипцэд транскрипцийн хүчин зүйлсийн нөлөөллийг зохицуулах хэд хэдэн арга байдаг. Үүнд:
- идэвхжүүлэлт - фосфоржилт, лигандын хавсралт эсвэл бусад зохицуулалтын уурагтай (TF гэх мэт) харилцан үйлчлэлийн улмаас ДНХ-тэй холбоотой хүчин зүйлийн үйл ажиллагааны өөрчлөлт;
- шилжүүлэлт - хүчин зүйлийг цитоплазмаас цөм рүү шилжүүлэх;
- холбох талбайн бэлэн байдал - хроматины конденсацийн зэргээс хамаарна (гетерохроматины төлөвт ДНХ ТФ-д байхгүй);
- бусад уургийн онцлог шинж чанартай механизмуудын цогц (хүчний бичлэгээс транскрипцийн дараах өөрчлөлт, эсийн доторх нутагшуулах хүртэлх бүх үйл явцыг зохицуулах).
Сүүлийн арга нь эс тус бүрийн транскрипцийн хүчин зүйлийн тоон болон чанарын найрлагыг тодорхойлдог. Зарим TF нь өөрийн бүтээгдэхүүн нь урвалын дарангуйлагч болох үед сонгодог санал хүсэлтийн төрлөөр синтезээ зохицуулах чадвартай байдаг. Энэ тохиолдолд хүчин зүйлийн тодорхой концентраци нь түүнийг кодлодог генийн транскрипцийг зогсооно.
Ерөнхий транскрипцийн хүчин зүйлс
Эдгээр хүчин зүйлүүд нь аливаа генийн транскрипцийг эхлүүлэхэд зайлшгүй шаардлагатай бөгөөд тэдгээрийн харилцан үйлчлэлцдэг РНХ полимеразын төрлөөс хамааран TFl, TFll, TFlll гэж нэрлэсэн байна. Хүчин зүйл бүр хэд хэдэн дэд нэгжээс бүрдэнэ.
Суурийн TF нь үндсэн гурван үүргийг гүйцэтгэдэг:
- РНХ полимеразын промотер дээрх зөв байрлал;
- транскрипцийн эхлэлийн бүс дэх ДНХ-ийн гинжийг задлах;
- -аас полимеразыг чөлөөлөхсунгалт руу шилжих мөчид дэмжигч;
Суурийн транскрипцийн хүчин зүйлийн зарим дэд нэгж нь промоторын зохицуулалтын элементүүдтэй холбогддог. Хамгийн чухал нь TATA хайрцаг (бүх генийн шинж чанар биш), эхлэлийн цэгээс "-35" нуклеотидын зайд байрладаг. Бусад холбох газруудад INR, BRE, DPE дараалал орно. Зарим TF нь ДНХ-тэй шууд харьцдаггүй.
РНХ полимераза ll-ийн гол транскрипцийн хүчин зүйлсийн бүлэгт TFllD, TFllB, TFllF, TFllE болон TFllH орно. Тэмдэглэгээний төгсгөлд байгаа латин үсэг нь эдгээр уургийг илрүүлэх дарааллыг заана. Тиймээс lll РНХ полимеразад хамаарах TFlllA хүчин зүйл нь хамгийн түрүүнд тусгаарлагджээ.
| Нэр | Уургийн дэд нэгжийн тоо | Функц |
| TFllD | 16 (TBP +15 TAF) | TBP нь TATA хайрцагт холбогддог ба TAF нь бусад дэмжигчийн дарааллыг таньдаг |
| TFllB | 1 | BRE элементийг таньж, полимеразыг эхлүүлэх цэг дээр нарийн чиглүүлнэ |
| TFllF | 3 | TBP болон TFllB-тай полимеразын харилцан үйлчлэлийг тогтворжуулж, TFllE болон TFllH-ийн хавсралтыг хөнгөвчилнө |
| TFllE | 2 | TFllH-г холбож тохируулна |
| TFllH | 10 | ДНХ-ийн гинжийг эхлэлийн цэг дээр нь салгаж, РНХ-ийн нийлэгжүүлэгч ферментийг дэмжигч болон транскрипцийн гол хүчин зүйлсээс (биохими) чөлөөлнө.процесс нь РНХ полимеразагийн Cer5-C-терминал домэйны фосфоржилт дээр суурилдаг) |
Суурийн TF-ийн угсралт нь зөвхөн идэвхжүүлэгч, зуучлагч болон хроматиныг өөрчилдөг уургийн тусламжтайгаар явагддаг.
Тусгай TF
Удамшлын илэрхийлэлийг хянах замаар эдгээр транскрипцийн хүчин зүйлүүд нь үр хөврөл үүсэхээс эхлээд хүрээлэн буй орчны өөрчлөлтөд нарийн фенотип дасан зохицох хүртэлх бие даасан эс болон бүх организмын биосинтезийн процессыг зохицуулдаг. TF-ийн нөлөөллийн хүрээ нь 3 үндсэн блокоос бүрдэнэ:
- хөгжил (үр хөврөл ба онтогенез);
- эсийн мөчлөг;
- гадны дохионы хариу.
Транскрипцийн хүчин зүйлийн тусгай бүлэг нь үр хөврөлийн морфологийн ялгааг зохицуулдаг. Энэхүү уургийн багц нь homeobox гэж нэрлэгддэг 180 bp консенсусын тусгай дараалалаар кодлогдсон.
Ямар генийг хуулбарлах ёстойг тодорхойлохын тулд зохицуулалтын уураг нь генетикийн шилжүүлэгч (сайжруулагч, дуу намсгагч гэх мэт) үүрэг гүйцэтгэдэг тодорхой ДНХ-ийн сайтыг "олж", холбогдох ёстой. Ийм дараалал бүр нь мушгиа болон ДНХ холбогч домэйны (түлхүүр түгжих зарчим) тодорхой гадаад сегментийн химийн бүтцийн давхцлаас шалтгаалан хүссэн сайтыг таних нэг буюу хэд хэдэн холбогдох транскрипцийн хүчин зүйлүүдтэй тохирч байна. Танихын тулд ДНХ-ийн үндсэн бүтцийн гол ховил гэж нэрлэгддэг хэсгийг ашигладаг.
ДНХ-тэй холбогдсоны дарааидэвхжүүлэгч уураг нь урьдчилан үүсгэгч цогцолборыг угсрах дараалсан хэд хэдэн алхамыг өдөөдөг. Энэ үйл явцын ерөнхий схем нь дараах байдалтай байна:
- Идэвхжүүлэгч нь промотер бүсэд хроматинтай холбогдож, ATP-аас хамааралтай дахин зохион байгуулалтын цогцолборыг элсүүлдэг.
- Хроматины дахин зохион байгуулалт, гистоныг өөрчилдөг уургийг идэвхжүүлэх.
- Гистонуудын ковалент өөрчлөлт, бусад идэвхжүүлэгч уургуудыг татах.
- Генийн зохицуулах бүсэд нэмэлт идэвхжүүлэгч уураг холбох.
- Эвлэрүүлэн зуучлагч болон ерөнхий ТФ-ын оролцоо.
- Промотор дээр урьдчилан эхлүүлэх цогцолборыг угсрах.
- Бусад идэвхжүүлэгч уургуудын нөлөөлөл, эхлэлийн өмнөх цогцолборын дэд нэгжүүдийн дахин зохион байгуулалт.
- Сийрүүлгийг эхлүүлэх.
Эдгээр үйл явдлын дараалал нь генээс хамаарч өөр өөр байж болно.
Ийм олон тооны идэвхжүүлэх механизмтай адил өргөн хүрээний дарангуйлах аргууд байдаг. Өөрөөр хэлбэл, эхлүүлэх зам дахь үе шатуудын аль нэгийг дарангуйлснаар зохицуулалтын уураг нь түүний үр нөлөөг бууруулж эсвэл бүрмөсөн хааж болно. Ихэнх тохиолдолд дарангуйлагч хэд хэдэн механизмыг нэгэн зэрэг идэвхжүүлж, транскрипц байхгүй байх баталгаа болдог.
Генүүдийн зохицуулалттай хяналт
Хэдийгээр транскриптон бүр өөрийн зохицуулалтын системтэй байдаг ч эукариотууд нь нянгийн нэгэн адил тодорхой үүрэг даалгаврыг гүйцэтгэхэд чиглэсэн генийн бүлгийг эхлүүлэх, зогсоох боломжийг олгодог механизмтай байдаг. Энэ нь хослолыг дуусгах транскрипцийг тодорхойлох хүчин зүйлээр хүрдэггенийг дээд зэргээр идэвхжүүлэх эсвэл дарангуйлахад шаардлагатай бусад зохицуулалтын элементүүд.
Ийм зохицуулалттай транскриптүүдэд өөр өөр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харилцан үйлчлэл нь ижил уураг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь үр дүнд бий болсон векторын үүрэг гүйцэтгэдэг. Тиймээс ийм хүчин зүйлийг идэвхжүүлэх нь хэд хэдэн генд нэгэн зэрэг нөлөөлдөг. Систем нь каскадын зарчмаар ажилладаг.
Зохицуулсан хяналтын схемийг миобластууд болох араг ясны булчингийн эсийн онтогенетик ялгах жишээн дээр авч үзэж болно.
Гүйцсэн булчингийн эсийн уургийн нийлэгжилтийг кодлодог генийн транскрипцийг MyoD, Myf5, MyoG болон Mrf4 гэсэн дөрвөн миоген хүчин зүйлийн аль нэг нь өдөөдөг. Эдгээр уургууд нь бие биенийхээ нийлэгжилтийг идэвхжүүлж, нэмэлт транскрипцийн хүчин зүйл болох Mef2 болон булчингийн бүтцийн уургийн генийг агуулдаг. Mef2 нь эерэг хариу урвалын механизмаар миоген уургийн концентрацийг нэгэн зэрэг хадгалахын зэрэгцээ миобластуудын цаашдын ялгааг зохицуулахад оролцдог.
