Transkriptionsfaktoren sind Proteine, die an DNA binden, um die Genexpression zu regulieren, indem sie die Genexpression fördern oder unterdrücken. Daher können sie entweder Aktivatoren sein, die die Genexpression „anschalten“ oder Repressoren, die die Genexpression „ausschalten“. Die Aktivierung der Genexpression erzeugt eine mRNA-Kopie des Gens in einem als Transkription bekannten Prozess. Es wird von der RNA-Polymerase gesteuert. Die Bindungsstellen des Transkriptionsfaktors befinden sich innerhalb der regulatorischen Elemente des Gens stromaufwärts des Promotors. In Kürze, Die Hauptfunktion von Transkriptionsfaktoren besteht darin, den Zeitpunkt, den Ort und die Effizienz der Transkription zu bestimmen.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was sind Transkriptionsfaktoren? – Definition, Eigenschaften, Familien 2. Wie funktionieren Transkriptionsfaktoren? – Aktivatoren, Enhancer

Schlüsselbegriffe: Aktivatoren, basale Transkriptionsfaktoren, Enhancer, Genexpression, Repressoren, Transkriptionsfaktoren

Was sind Transkriptionsfaktoren?

Ein Transkriptionsfaktor ist ein Molekül, das die Expression eines Gens entweder durch Aktivierung oder Unterdrückung der Transkription des Gens reguliert. RNA-Polymerase ist das Enzym, das die Transkription eines DNA-Fragments, das als Gen bekannt ist, in ein RNA-Molekül katalysiert. Transkriptionsfaktoren sind hauptsächlich an der Bestimmung von Zeit, Ort und der Effizienz der Transkription beteiligt. Das Hauptmerkmal eines Transkriptionsfaktors ist, dass er mindestens einen. enthält DNA-Bindungsdomäne (DBD). Ungefähr 10 % der Gene im Genom sind für Transkriptionsfaktoren kodiert.

Fünf Familien von Transkriptionsfaktoren, die strukturelle Eigenschaften teilen, können wie folgt identifiziert werden.

Transkriptionsfaktor-Familien

Transkriptionsfaktor-Familie	Beispiel
Helix-Wind-Helix	Okt-1
Helix-Schleife-Helix	E2A
Zinkfinger	Glukokortikoid-Rezeptor, GATA-Proteine
Basic Protein-Leucin-Reißverschluss	Aktivatorprotein-1 (AP-1), Cyclic AMP Response Element-Bindungsfaktor (CREB)
Β-Blattmotive	Kernfaktor-kB (NF-kB)

In beiden Prokaryonten erleichtern oder verhindern Transkriptionsfaktoren die Bindung der RNA-Polymerase an den Promotor. Neben der Genregulation sind Transkriptionsfaktoren auch an Chromatin-Modifikationen, RNA-Spleißen und siRNA-Kontrollmechanismen beteiligt.

Wie funktionieren Transkriptionsfaktoren

Transkriptionsfaktoren sind die Proteine, die für die Regulation der Genexpression verantwortlich sind. Im Allgemeinen sollte die RNA-Polymerase den Promotor zur Initiation der Transkription erkennen und daran binden. Promotor ist die DNA-Region, die die Transkription eines bestimmten Gens initiiert. In Prokaryoten bindet die RNA-Polymerase selbst an die Promotorregion. In Eukaryoten bindet die RNA-Polymerase jedoch mithilfe einiger anderer Transkriptionsfaktoren, die als bezeichnet werden, an den Promotor basale (allgemeine) Transkriptionsfaktoren.

Transkriptionsfaktoren binden an die Sequenzen, die als Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen bekannt sind, die sich innerhalb der cis-Regulator-DNA-Sequenzen des Gens stromaufwärts des Promotors befinden. Bei der Bindung erleichtern oder verhindern sie die Bindung der RNA-Polymerase an den Promotor. Die Bindungsstelle des Transkriptionsfaktors wird entweder als Verstärker oder Schalldämpfer. Die Enhancer schalten das Gen „an“, während die Silencer das Gen „aus“ schalten. Die Transkriptionsfaktoren, die an die Enhancer binden und die Genexpression aktivieren, werden als Aktivatoren bezeichnet. Sie helfen basalen Transkriptionsfaktoren und/oder RNA-Polymerase, an den Promotor zu binden. Die Wirkung von Aktivatoren ist in Abbildung 1 dargestellt.

Die Transkriptionsfaktoren, die an die Silencer binden und die Genexpression unterdrücken, werden als Repressoren bezeichnet. Repressoren verhindern, dass die basalen Transkriptionsfaktoren und/oder RNA-Polymerasen an den Promotor binden. Obwohl die Bindungsstellen des Transkriptionsfaktors von der Promotorregion getrennt sind, ermöglicht die Flexibilität des DNA-Strangs die Verbindung sowohl der Bindungsstellen des Transkriptionsfaktors als auch der Promotorregionen, indem sie eine DNA-Schleife bilden.

Verschiedene Arten von Genen werden in verschiedenen Gewebearten exprimiert. Diese differentielle Genexpression wird durch Transkriptionsfaktoren erreicht. Diese Gene bestehen aus mehreren Enhancern oder Silencern.

Abschluss

Die Genexpression muss basierend auf den Anforderungen der Zelle reguliert werden. Transkriptionsfaktoren sind für die Regulation der Genexpression verantwortlich. Sie binden entweder an die Enhancer- oder Silencer-Region, stromaufwärts des Promotors des Gens. Die Transkriptionsfaktoren, die an die Enhancer-Regionen binden, werden als Aktivatoren bezeichnet, und diejenigen, die an die Silencer binden, werden als Repressoren bezeichnet. Aktivatoren erleichtern die Bindung der RNA-Polymerase an die Promotorregion, während Repressoren die Bindung der RNA-Polymerase an die Promotorregion verhindern.

Referenz:

1. „Transkriptionsfaktoren“. Khan-Akademie, hier erhältlich.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Transkriptionsfaktoren“ von Kelvinsong – Eigene Arbeit (CC BY 3.0) über Commons Wikimedia