Репресія транскрипції. Інгібування функції активаторів

Зважаючи на складність конститутивної ініціації та активації транскрипції, не залишає сумнівів наявність різних механізмів репресії транскрипції. Найпростіша форма ген-специфічної репресії включає специфічне зв’язування білків-репресорів з операторами тих промоторів, які їх містять. Операторні сайти, що інгібують транскрипцію, можуть знаходитись у різних позиціях на промоторі. Білки-репресори ж можуть конкурувати з білками-активаторами за зв’язування у тих сайтах чи сайтах, що перекриваються. Білки, що зв’язують ДНК між upstream-елементами і ТАТА також репресують транскрипцію за рахунок стеричного інгібування зв’язку між upstream – активатором і основним тріадним механізмом [4]. В деяких випадках, дріжджові реперсори можуть функціонувати навіть тоді, коли зв’язуються з ділянкою ДНК upstream від інтактного промотора. Цей механізм інгібування на даний час нез’ясований.

Для білків, що не зв’язуються з ДНК, найпростіша форма репресії включає білок-білкові взаємодії, що блокують функцію активаторів. При такій взаємодії приховується ДНК-зв’язуючий або активаційний домен активатора. Дані механізми мають кілька спільних особливостей:

1. Вони виявляються, в основному, на рівні окремих генів чи груп генів.

2. Інгібують функцію активаторів на молекулярному рівні.

3. Непрямі, оскільки блокують стимулюючу функцію специфічних активаторів, а не безпосередньо взаємодіють з транскрипторною системою чи хроматином.

Глобальна репресія хроматину

Еукаріотичні організми мають багато глобальних тотальних механізмів репресії, що негативно регулюють транскрипцію багатьох неспоріднених генів. Більшість загальних механізмів реперсії включає асоціацію ДНК з нуклеосомами, що обмежують доступ регуляторних білків до промоторів. Руйнування нормальної структури нуклеосом через втрату гістонів, зміну їх співвідношення чи мутації гістонів підвищує інтенсивність транскрипції. Проте відмінності у розташуванні нуклеосом в межах гену та їх стабільність, так як і відмінності у здатності специфічних активаторів і TBP взаємодіяти з матрицями, вкритими нуклеосомами, визначають міру, до якої певні конкретні гени зазнають впливу in vivo [4].

Дріжджі містять декілька негістонових білків, що можуть залучатись до глобальної репресї хроматину. До них належать Sin1(Spt2), Sin4 і Spt4-Spt5-Spt6, що існує у вигляді багатобілкового комплексу [4, 5]. Мутації в цих генах викликають схожі фенотипові зміни, що й гістонові мутації. Наприклад, зростає транскрипція з промоторів, що втратили функціональні upstream-елементи. Механізми впливу цих білків на структуру хроматину досліджуються.

ВИСНОВКИ

Отже, сукупність регуляторних елементів дріжджів вперше виявив Кевін Струл у 90-их рр. XX cт., використовуючи як модельний об’єкт Sacharomyces cerevisiae. Це цис-регуляторні послідовності, або елементи промотора; основні транскрипційні фактори (транс-фактори) та тріадна модель активації транскрипції.

Майже всі дріжджові промотори складаються з трьох основних елементів: UAS – upstream елементів; ТАТА – блоку та ініціатора. Деякі дріжджові промотори містять елементи негативної регуляції – оператори [7].

У дріжджів необхідними компонентами для точної ініціації транскрипції in vitro є РНК-полімераза ІІ, що складається з 12 субодиниць, та основні транскрипційні фактори – TBP, TFIIE,TFIIB, TFIIF і TFIIH [6]. TBP зв’язується з ТАТА-елементом, TFIIВ займає ділянку між ТАТА-боксом і сайтом ініціації транскрипції, TFIIF взаємодіє з Pol II та відіграє роль у приєднані РНК-полімерази ІІ до промотора, TFIIH фосфорилює С-кінець найбільшої субодиниці Pol II і TFIIE здійснює очистку, усунення перешкод на промоторі.

На основі своїх досліджень К. Струл пропонує тріадну модель активації транскрипції. До її складу входять: білки-активатори, зв’язані з енхансерними елементами; комплекс TBP з асоційованими з ним білками, зв’язаний з ТАТА-елементом та Holo Pol II, приєднана до ініціаторного сайту. Всі компоненти тріади є взаємозв’язаними між собою і взаємодії між ними підсилюють загальну стабільність складного апарату транскрипції на промоторі [7].

Еукаріотичні організми мають багато глобальних тотальних механізмів репресії, що негативно регулюють транскрипцію багатьох неспоріднених генів. Більшість загальних механізмів реперсії включає асоціацію ДНК з нуклеосомами, що обмежують доступ регуляторних білків до промоторів. Руйнування нормальної структури нуклеосом через втрату гістонів, зміну їх співвідношення чи мутації гістонів підвищує інтенсивність транскрипції [7].

ЛІТЕРАТУРА

1. Льюин Б. Гени: Пер. с англ.–М.: Мир, 1987.– 544с., ил.

2. Патрушев Л.И. Экспрессия генов. – М.: Наука, 2000. – 830 с., ил.

3. Сингер М., Берг П. Гены и геномы:В 2-х т. Т. 1. Пер. с англ. М.:Мир,1998.– 373 с., ил.

4. Struhl K., Kadosh D., Keavanei M., Kuras L. Activation and repression mechanisms in yeast.– Annu. Rev. Genet. 1998; 63: P.413-421.

5. Struhl K. Molecular mechanisms of transcriptional regulation in yeast. – Annu. Rev. Biochem. 1989; 58: 1051-1077.

6. Struhl K. Yeast transcriptional factors. – Curr. Opin. Cell. Biol. 1983 Jun; 5(3): P.513-520.

7. Struhl K. Yeast transcriptional regulatory mechanisms. – Annu. Rev. Genet. 1995; 29: P. 651-674.