多細胞生物のすべての細胞は、核内の完全なゲノムを 1 つまたは複数のコピーで構成しています。しかし、特定の細胞では固有の遺伝子セットのみが転写され、生物の他の細胞の中でその細胞の個性を定義しています。多くの遺伝子は、特定の時期にのみ転写されます。遺伝子の転写により、タンパク質に翻訳される RNA が生成されます。細胞が機能するために特定のタンパク質が必要な場合、そのタンパク質をコードする遺伝子が転写されます。したがって、その遺伝子は「オンになっている」と見なされます。遺伝子がオフになると、転写が停止します。遺伝子発現の調節には、いくつかのメカニズムが関与しています。真核細胞における遺伝子発現の調節は、転写因子 (TF) と呼ばれるタンパク質のグループに依存しています。転写因子に加えて、クロマチン修飾、RNA スプライシング、siRNA 制御メカニズム、および細胞シグナル伝達も、真核生物における遺伝子発現の調節に関与しています。
この記事では、
1.転写因子とは
2.転写因子はどのようにDNAに結合するのか
転写因子とは
転写因子は、特定の遺伝子が RNA に転写されるかどうかを決定することによって、遺伝子の活性を制御するタンパク質分子です。 RNA ポリメラーゼは、DNA をテンプレートとして RNA の合成を触媒する酵素です。転写因子は、酵素がいつ、どこで、どの程度効率的に機能するかを決定することにより、RNA ポリメラーゼの作用を制御します。したがって、転写因子は、遺伝子発現を促進する活性化因子または遺伝子発現を減少させる抑制因子として作用する可能性があります。
転写因子には、一般因子、上流因子、誘導因子の 3 種類があります。 一般的な転写因子 コーディング遺伝子の転写開始に必要です。一般的な転写因子によって形成される開始複合体は、基底転写装置と呼ばれます . 上流転写因子 転写開始点の上流に位置する特定の短いコンセンサス要素の認識に関与しています。 誘導因子 上流の転写因子と同様に機能し、応答要素に結合することによって遺伝子発現をさらに調節します。転写におけるアクティベーターの機能は、図 1 に示されています。 .
図 1:転写因子の役割
転写因子について説明したので、転写因子がどのように DNA に結合するかを見てみましょう。
転写因子はどのように DNA に結合するのか
転写因子は、マルチサブユニットタンパク質複合体として機能するタンパク質の多様なファミリーに属しています。それらは cis に直接結合します -プロモーター配列のTATAボックスの上流にある調節DNA配列またはモチーフ。これらのモチーフは、通常、約 6 ～ 10 塩基対の長さです。転写因子は、転写に影響を与えるエンハンサーまたはサイレンサーにも結合します。エンハンサーは、遺伝子の近く (上流、下流、またはイントロン内) に発生します。それらは遺伝子発現をオンにし、サイレンサーは遺伝子発現をオフにします。転写因子は、DNA への結合を伴いながら立体構造を変化させます。
転写因子とプロモーターの形成複合体は、エンハンサーとともに RNA ポリメラーゼ II を動員します。転写因子の影響は、転写因子複合体全体の全体的な影響に応じて、正または負のいずれかになります。転写因子は、配列モチーフと結合する複数の機能ドメインと、コアクチベーター、RNAポリメラーゼII、クロマチンリモデリング複合体、および小さな非コードRNAと呼ばれる他の転写因子で構成されています。 2 つの転写因子が DNA 鎖上の 2 つの隣接するモチーフに結合し、結合して二量体を形成し、DNA を曲げます。このプロセスは、遺伝子活性化プロセスの一部と見なされます。クロマチン構造により、コアクチベーターが結合することもできます。一部の転写因子は、他のタンパク質の助けを借りて、異なるプロモーターとエンハンサーの間のテザリング要素として機能します。真核生物の転写活性化因子複合体を 図 2 に示します .
図 2:転写活性化因子複合体
遺伝子発現の活性化に加えて、いくつかの転写因子が遺伝子発現の抑制に関与しています。リプレッサーは、遺伝子発現を活性化する一般的な転写因子をブロックする可能性があります。ほとんどの転写因子は多くの遺伝子発現を調節できますが、一部の転写因子は選択された遺伝子発現のみを調節できます。転写因子は、生物の発生に関与するほとんどの遺伝子の発現を制御するため、転写因子遺伝子の発現障害は、生物の不規則な発生を引き起こす可能性があります。
結論
転写因子は真核生物の遺伝子発現を調節します。転写の開始は、転写因子によって支配されています。これらのタイプの転写因子は活性化因子と呼ばれます。彼らは遺伝子をオンにします。転写を活性化する以外に、転写因子は遺伝子発現も抑制することができます。遺伝子はリプレッサーの結合によってオフになります。転写因子は、プロモーター領域の調節要素に結合します。遺伝子活性化の間、転写因子もエンハンサー領域に結合し、転写を開始するために RNA ポリメラーゼ II を動員するループを形成します。リプレッサーは、DNA の調節エレメントに対する一般的な転写因子をブロックします。
参照:
1.クーパー、ジョン A.「転写因子」。ブリタニカ百科事典。 Encyclopædia Britannica, inc., n.d.ウェブ。 2017 年 5 月 22 日。
2. 「転写因子」腫瘍学および血液学における遺伝学および細胞遺伝学のアトラス。 N.p.、n.d.ウェブ。 2017 年 5 月 22 日。
3. 「転写因子」カーンアカデミー。 N.p.、n.d.ウェブ。 2017 年 5 月 22 日
4.フィリップス、テレサ。 「真核細胞における転写因子と転写制御」。ネイチャーニュース。 Nature Publishing Group、n.d.ウェブ。 2017 年 5 月 22 日
画像提供:
1. 「0338 RNA ポリメラーゼ バインディング」OpenStax 著 – https://cnx.org/contents/[email protected]:[email protected]/序文 (CC BY 4.0)、Commons Wikimedia 経由
2. 「転写因子」Kelvinsong著–コモンズウィキメディア経由の自作（CC BY 3.0）
