Come i fattori di trascrizione si legano al DNA

Ogni cellula di un organismo multicellulare consiste nel genoma completo nel nucleo in una o più copie. Ma solo una serie unica di geni viene trascritta in una particolare cellula, definendo l'individualità della cellula tra le altre cellule dell'organismo. Molti geni vengono anche trascritti solo in determinati momenti. La trascrizione di un gene produce RNA che viene tradotto in una proteina. Quando una particolare proteina è richiesta per il funzionamento della cellula, viene trascritto il gene che codifica per la proteina. Quindi, quel gene è considerato come 'acceso'. Quando un gene viene disattivato, la trascrizione viene interrotta. Diversi meccanismi sono coinvolti nella regolazione dell'espressione genica. La regolazione dell'espressione genica nelle cellule eucariotiche si basa su un gruppo di proteine ​​chiamate fattori di trascrizione (TF). Oltre ai fattori di trascrizione, le modificazioni della cromatina, lo splicing dell'RNA, i meccanismi di controllo siRNA e la segnalazione cellulare sono anche responsabili della regolazione dell'espressione genica negli eucarioti.

Questo articolo guarda,

1. Quali sono i fattori di trascrizione
2. Come i fattori di trascrizione si legano al DNA

Quali sono i fattori di trascrizione

Un fattore di trascrizione è una molecola proteica che controlla l'attività di un gene determinando se un particolare gene è trascritto nell'RNA o meno. L'RNA polimerasi è l'enzima che catalizza la sintesi dell'RNA usando il DNA come modello. I fattori di trascrizione controllano l'azione della RNA polimerasi determinando quando, dove e quanto efficientemente funzioni l'enzima. Quindi, i fattori di trascrizione possono agire come attivatori che amplificano l'espressione genica o i repressori che diminuiscono l'espressione genica.

Sono stati individuati tre tipi di fattori di trascrizione: fattori generali, fattori a monte e fattori inducibili. Fattori generali di trascrizione sono necessari per l'inizio della trascrizione dei geni codificanti. Il complesso di iniziazione che è formato da fattori di trascrizione generali è chiamato il apparato di trascrizione basale. Fattori di trascrizione upstream sono coinvolti nel riconoscimento di specifici elementi di consenso breve che si trovano a monte del punto di inizio della trascrizione. Fattori inducibili funzione simile ai fattori di trascrizione a monte, regolando ulteriormente l'espressione genica legandosi agli elementi di risposta. La funzione dell'attivatore sulla trascrizione è mostrata in Figura 1.

Figura 1: il ruolo dei fattori di trascrizione

Avendo spiegato i fattori di trascrizione, ora vediamo come i fattori di trascrizione si legano al DNA.

Come i fattori di trascrizione si legano al DNA              

I fattori di trascrizione appartengono a diverse famiglie di proteine ​​che funzionano come complessi di proteine ​​multi-subunità. Si legano direttamente a cis-sequenze o motivi regolatori del DNA che si verificano a monte della scatola TATA della sequenza del promotore. Questi motivi sono solitamente da 6 a 10 paia di basi. I fattori di trascrizione si legano anche a potenziatori o silenziatori che influenzano la trascrizione. Gli stimolatori si verificano nelle vicinanze del gene - a monte, a valle o all'interno degli introni. Attivano l'espressione genica mentre i silenziatori disattivano l'espressione genica. I fattori di trascrizione cambiano la loro struttura tridimensionale mentre accompagnano il legame con il DNA.  

Il complesso formatore di fattori di trascrizione e promotore insieme agli stimolatori reclutano RNA polimerasi II. L'influenza dei fattori di trascrizione può essere positiva o negativa a seconda dell'impatto complessivo dell'intero complesso del fattore di trascrizione. I fattori di trascrizione consistono in più domini funzionali da legare con motivi di sequenza e con gli altri fattori di trascrizione chiamati co-attivatori, RNA polimerasi II, complessi di rimodellamento della cromatina e piccoli RNA non codificanti. Due fattori di trascrizione si legano a due motivi adiacenti sul filo del DNA e si combinano per formare un dimero, che piegano il DNA. Questo processo è considerato parte del processo di attivazione genica. La struttura della cromatina consente anche ai coattivatori di associarsi. Alcuni fattori di trascrizione agiscono come elementi di legame tra promotori e stimolanti distinti con l'aiuto anche di altre proteine. Il complesso dell'attivatore della trascrizione eucariotica è mostrato in figura 2.

Figura 2: complesso dell'attivatore della trascrizione

Oltre all'attivazione dell'espressione genica, alcuni fattori di trascrizione sono coinvolti nella repressione dell'espressione genica. I repressori possono bloccare i fattori generali di trascrizione che attivano l'espressione genica. La maggior parte dei fattori di trascrizione è in grado di regolare molte espressioni geniche mentre alcuni fattori di trascrizione sono in grado di regolare solo le espressioni geniche selezionate. Poiché i fattori di trascrizione controllano l'espressione della maggior parte dei geni coinvolti nello sviluppo di un organismo, l'espressione difettosa dei geni del fattore di trascrizione può causare lo sviluppo irregolare dell'organismo. 

Conclusione

I fattori di trascrizione regolano l'espressione genica negli eucarioti. L'inizio della trascrizione è governato da fattori di trascrizione. Questi tipi di fattori di trascrizione sono chiamati attivatori. Accendono il gene. Oltre a attivare la trascrizione, i fattori di trascrizione possono reprimere anche l'espressione genica. I geni sono disattivati ​​dal legame dei repressori. I fattori di trascrizione si legano agli elementi regolatori della regione del promotore. Durante l'attivazione genica, i fattori di trascrizione si legano anche alle regioni enhancer, formando un ciclo che recluta l'RNA polimerasi II per iniziare la trascrizione. I repressori bloccano i fattori di trascrizione generali agli elementi regolatori del DNA.

 Riferimento:
1. Cooper, John A. "Fattore di trascrizione". Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., N. Web. 22 maggio 2017. .
2. "Fattori di trascrizione". Atlante di genetica e citogenetica in oncologia ed ematologia. N., n. Web. 22 maggio 2017. .
3. "Fattori di trascrizione". Khan Academy. N., n. Web. 22 maggio 2017. .
4. Phillips, Theresa. "Fattori di trascrizione e controllo trascrizionale nelle cellule eucariotiche." Nature News. Nature Publishing Group, n. Web. 22 maggio 2017. .

Cortesia dell'immagine:
1. "0338 RNA Polymerase Binding" di OpenStax - https://cnx.org/contents/[email protected]: [email protected] / Prefazione (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Fattori di trascrizione" di Kelvinsong - Opera personale (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia