Фактори транскрипції

Відео: Регуляція транскрипції

фактори транскрипції (Інша назва - специфічні послідовності ДНК-зв`язуючі фактори) молекулярної біології називають білки, що зв`язуються з промоторами - специфічними ділянками ДНК за допомогою своїх доменів ДНК-зв`язуючий і є частиною системи, яка регулює транскрипцію, тобто передачу генетичної інформації від ДНК до РНК.

Різні чинники транскрипції можуть як сприяти зв`язуванню РНК-полімерази з промотором (в такому випадку спостерігається активація транскрипції, а сам фактор називається «активатором»), так і запобігати зв`язування РНК-полімерази (в такому випадку відбувається репресія транскрипції, а сам фактор називається «репрессор »). ТФ виконують таку функцію або самостійно, або використовуючи інші допоміжні білки. Залежно від функції, ці білки також поділяються на «коактіватори» і «корепресори».

функція

Базальні фактори транскрипції

У еукаріот важливий клас факторів транскрипції, необхідних для будь-якої транскрипції, називається базальними факторами транскрипції Деякі не зв`язуються безпосередньо з ДНК, але є частиною великого комплексу ініціації разом з РНК-полімерази. До базальних факторів транскрипції належать TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, AND TFIIH. Приєднуючись до ДНК в районі промотора, вони створюють «платформу» для РНК-полімерази, на яку вона сідає, і таким чином ініціюють транскрипцію. Базальні фактори транскрипції відрізняються за своєю структурою і функціями. Одні містять регіони для зв`язку з ТАТА-боксом на ДНК (ТАТА-зв`язуючих білків транскрипційного фактора TFIID), інші мають протеінкіназной або геліказну активність, наприклад, TAF250-TFIID. Базальні фактори транскрипції убіквітарное (ubiquitarius- лат. Ubique всюди), тобто присутні рівномірно у всіх клітинах всього організму і на специфічну експресію генів не впливають.

Специфічні фактори транскрипції

Специфічні фактори транскрипції «повідомляють» РНК-полімерази, який саме ген необхідно активувати. Вони знаходяться тільки в тих клітинах, в яких вони мають активувати (або репресувати) певний ген. промотори, з якими вони зв`язуються, мають певні характерні нуклеотидні послідовності (енхансер або сайленсери), які розпізнають фактори транскрипції і поєднуються з ними. Специфічні фактори транскрипції часто активуються протеїнкінази, і така активація останньої ланкою тривалого процесу передачі клітинного сигналу, який почався з активації рецептора.

Процеси, які регулюють ТФ

розвиток

У дріжджів при певних умовах культивування може спостерігатися морфологічний розвиток в волокнисту структуру. Це розвиток регулюючі чинники транскрипції Ste12 і Tec.

У рослин ТФ регулюють розвиток і формування насіння, його проростання, ріст проростка, формування таких органів по меристематичних тканини, як втеча і квітка. Прикладом регуляції морфогенезу факторами транскрипції в покритонасінних може бути ABC модель розвитку квітки. Гени, які контролюють ідентичність меристеми суцвіття відносяться до MADS сімейтва факторів транскрипції. Гени класу А (APETALA2 (AP2) і APETALA1 (AP1)) контролюють розвиток чашолістіків і пелюсток. Гени класу В (APETALA3 (AP3) і PISTILLATA (PI)) відповідають за пелюстки і тічніки, а гени класу С (AGAMOUS (AG)) за розвиток тичинок і Гинецей.

Багато ТФ залучені в забезпечення розвитку багатоклітинних організмів - онтогенезі. У відповідь на отриманий сигнал такі фактори транскрипції включають або вимикають транскрипцію генів, що призводить до зміни морфології клітини і визначає її диференціацію. Наприклад, фактор транскріціі з сімейства Hox відповідає за належну схему формування тіла, починаючи з плодової мухи дрозофіли, закінчуючи людиною. Іншим прикладом фактора транскрипції, задіяного в ембріогенезі, є SRY, який відіграє вирішальну роль у формуванні статі людського плода.

клітинний цикл

Багато транскрипційних факторів залучені в забезпечення клітинного циклу. Вони визначають, до якого розміру має зрости клітина, коли саме вона повинна вступити в процес розподілу і коли завершити такий процес. Прикладом такого транскрипційного фактора в дріжджів є Swi5, робота якого призводить до деактивації специфічної протеїнкінази і, як наслідок, виходу клітин з стадії мітотичного поділу.

У рослин клітинний цикл, а саме консерватнівній регуляторний шлях переходу від G1 (G0) в S фази, регулює ТФ E2F. Схожий за структурою фактор транскрипції існує і в тварин. Він грає схожу функцію в контролі клітинного ділення. Іншим прикладом регуляції клітинного циклу у тварин є Myc-онкоген, який грає роль в зростанні клітини і апоптозу.

Відповідь на позаклітинні сигнали

Клітини можуть комунікувати між собою шляхом виділення в позаклітинне середовище молекул, які сприймає система рецепторів іншої клітини. Отриманий сигнал запускає каскад передачі молекулярного сигналу всередині клітини, передається в чинників транскрипції і, як результат, призводить до включення або вімікнення генів, які регулює відповідний фактор транскрипції.

Прикладом подібної комунікації в рослин може служити регуляція експресії генів під дією етилену під контролем етилен-чутливих факторів транскрипції. Етилен є фітогормоном, синтез якого відбувається в клітинах рослин і регулює дозрівання фруктів і «старіння» і опадання листя восени.

У тварин прикладом подібної регуляції виступає естроген. Секретується тканинами яєчників і плаценти, естроген проникає крізь клітинну мембрану клітин-реципієнтів, зв`язується з естрогенових рецепторів в цитоплазмі і транспортується в клітинне ядро, де прикріплюється до характерних ділянок ДНК в промоторной регіоні. Наслідком чого є зміна транскрипционной активності відповідних генів.

Відповідь на умови зовнішнього середовища

Будь-яка зміна умов навколишнього середовища вловлюють рецепторні системи клітини. Специфічний сигнал проходить до транскрипційних факторів, наслідком активації генів, продукти яких задіяно в адаптації до нових умов - змін в температурі або вологості, рівні кисню, кислотності, ультрафіолетового випромінювання або освітлюванності, наявності поживних речовин.

Наприклад, в дріжджів при культивування на середовищі з достатньою кількістю моно-і дисахаридів виключені всі гени, задіяні в метаболізмі альтернативних поживних речовин, таких як рафіноза. Таке явище називається Глюкозна репресія. При відсутності легкодоступних вуглеводів системи глюкозно репресії вимикаються, і фактори транскрипції включають гени, відповідальні за метаболізм альтернативних джерел вуглеводів.

У тварин транскрипційних факторів теплового шоку HSF (Heat Shock Factor) включає експресію генів, продукти яких допомагають клітині вижити в умовах підвищеної температури, а фактор, індукований гіпоксією (HIF, Hypoxia-Inducible Factor), включає гени, що захищають клітину в умовах кисневого голоду.

регуляція

Зазвичай більшості біологічних процесів притаманні багаторівнева регуляція і контроль. Це стосується і факторів транскрипції - вони не тільки самостійно контролюють ефективність транскрипції в регулюванні кількості будь-якого генного продукту (мРНК і білка) в клітці, наявність факторів транскрипції і ефективність їх роботи сама складно регулюється. Нижче наведено короткий огляд цих регуляторних шляхів.

синтез

Як будь-який білок, фактор транскрипції закодовано у вигляді гена, зчитується з хромосоми у вигляді мРНК, яка згодом транслюється в білок. Кожен з таких етапів синтезу може регулюватися, що впливає на виробництво і, відповідно, активність фактора транскрипції. Цікавою особливістю регуляції на даному етапі є те, що фактор транскрипції може регулювати сам себе за допомогою негативного зворотного зв`язку. У цьому випадку він може діяти як власний репрессор: якщо ТФ приєднується до промотора перед власним геном, це призводить до зменшення синтезу РНК зі свого власного гена. Це один з механізмів, пояснює загальний низький рівень експресії факторів транскрипції в клітині. У деяких випадках зворотний зв`язок може бути і позитивним, що призводить до різкої відмінності в кількості (або рівні активності) фактора транскрипції на різних стадіях життя клітини.

Нещодавно відкриті мікроРНК відіграють істотну роль в регуляції транскрипції генів шляхом репресії трансляції білка з мРНК або сприяння деградації мРНК, комплементарно зв`язуючись з мішенню. У багатьох випадках мРНК транскрипційних факторів як раз і виступає безпосередньою мішенню деяких мікроРНК. Наприклад, у рослин експресія TCP генів, що кодують фактори транскрипції регулює мікроРНК.

транспорт

У еукаріот гени транскрипційних факторів, як і більшість білків, транскрибируются в клітинному ядрі, після чого їх мРНК транспортуються в цитоплазму, де і проходить процес трансляції. Втім, білки, які обслуговують ядерні процеси, повертаються назад в ядра в процесі ядерного транспорту. Сигналом для цього є наявність в білкової ланцюга, регіону, який називається сигнальної послідовністю ядерної локалізації. Ця послідовність відіграє значну роль в регуляції факторів транскрипції .. Деякі фактори транскрипції, наприклад, певні ядерні рецептори і деякі інші, перш ніж вони будуть транспортуватися в ядро, також повинні приєднати якийсь для їх ліганд в цитоплазмі.

Активація

Деякі фактори транскрипції мають у своїй структурі крім домену, за допомогою якого фактор прив`язується до ДНК, ще цілий ряд регуляторних, чутливих до певних молекулярних сигналів доменів. По механізму сприйняття сигналу їх умовно можна розділити на наступні категорії:

зв`язок з лігандом. Як було зазначено вище, зв`язок з лігандом може визначати ефективність або можливість ядерної локалізації фактора. Так само зв`язок з лігандом може змінювати просторову структуру білка і таким чином впливати на ефективність взаємодії білок-ДНК, а також на білок-білкову взаємодію.
фосфорилювання. Багато факторів транскрипції, наприклад STAT, в своїй структурі містять специфічні ділянки, які повинні фосфорильованій ТФ пов`язувати ДНК.
взаємодія з іншими факторами транскрипції. Часто ТФ здатні до гомо-, гетеро-і димеризации або утворення білкових комплексів з регуляторними білками.
Доступність ДНК до зв`язування з фактором

У еукаріот гени, які не транскрибуються на даний момент, часто знаходяться в гетерохроматина. Гетерохроматин - це щільно упакованих гистонами ділянку хромосоми. ДНК в гетерохроматина недоступна для багатьох ТФ. Щоб ТФ могли зв`язатися з ДНК, гетерохроматин повинен розкрутитися в еухроматин менш щільну організацію хромосоми. Це здійснюється шляхом модифікації гістонів, наприклад їх метилированием. Таким чином зв`язування ТФ впливає на регуляцію роботи факторів транскрипції. Іншим фактором може бути недоступним зайнятість ділянки ДНК іншим фактором транскрипції. ТФ можуть працювати в парі грати антагоністичну роль (активатор - репрессор) при регуляції одного і того ж гена.

Наявність інших кофакторів транскрипційних факторів

Більшість ТФ не працюють самостійно. Початок процесу транскрипції гена багатьох білків. Відсутність хоча б одного може привести до неефективної роботи всього комплексу ініціації і РНК-полімерази.

структура

ТФ мають модульну структуру і містять такі домени:

ДНК-зв`язуючий домен, за допомогою якого DBD) - взаємодіє з ДНК в районі промоторів.
Домен транс-активації, що містить ділянки, куди можуть приєднуватися інші білки, такі як транскрипційні ко-регулятори. Ці домени часто фігурують в контексті активаторного функції
Домен, чутливий до сигналу, або, як його ще називають, ліганд-зв`язуючий домен, який може розпізнавати зовнішній молекулярний сигнал і відповідно змінювати активність фактора транскрипції, що призводить до загальної зміни в експресії генів. Чутливість до сигналу і функція трансактіваціі може бути як в одному і тому ж домені, так і перебувати не тільки в різних доменах, але і в різних білках.
ДНК-зв`язуючий домен

ДНК-зв`язуючий домен - будь транскрипції, зв`язується з подвійним або одинарним ланцюгом ДНК завдяки спорідненості до ДНК взагалі або до конкретної специфічної послідовності нуклеотидів. Нижче наведено список найважливіших доменів ДНК-зв`язуючих

сайт зв`язування

Послідовність ДНК, які взаємодіють з факторами транскрипції називається ділянкою зв`язування. Взаємодія здійснюється з здійснюється за рахунок комбінації електростатичних або ван дер Ваальсових сил. Природа цих хімічних взаємодій визначає специфічність приєднання до ДНК багатьох ТФ, однак сама сила при взаємодії з нуклеотидної послідовності. Деякі фактори транскрипції здатні приєднуватися ні до однієї послідовності, а до різних, якщо вони схожі, утворюючи різні за силою зв`язку.

Наприклад, ТАТА-зв`язуючих білків специфічно розпізнає нуклеотидну послідовність TATAAAA (ТАТА-бокс), але здатний також приєднуватися до таких послідовностей, як TATATAT або TATATAA.

Оскільки фактори транскрипції можуть приєднуватися до цілого ряду нуклеотиднихпослідовностей, стосується того досить короткі і зустрічаються часто на всьому геномі, малоймовірно, що фактори транскрипції приєднаються до будь-якої подібної послідовності на будь-якій ділянці ДНК. Ймовірно, такі як доступність ділянки ДНК, наявність кофакторів сприяти напрямку ТФ в потрібні ділянці ДНК. Сама послідовність підстав не є достатньою інформацією для передбачення потенційної ділянки зв`язування.



Втім, існують комп`ютерні програми, які можуть передбачити можливі ділянки зв`язування завдяки алгоритму порівнянні нуклеотидних послідовностей з уже відомими і описаними раніше, наприклад TFSEARCH, AliBaba 2.1, F-Match 1.0, Match - 1.0.

Класифікація факторів транскрипції

Оскільки фактори транскрипції мають багато подібностей в побудові доменів, хоча механізми регуляції, а також процеси, які вони регулюють, істотно відрізняються, існує три незалежних класифікації факторів транскрипції: (1) класифікація за механізмом дії (2) функціональна класифікація і (3) класифікація за структурі ДНК доменів. Всі три типи класифікації стосуються одночасно всіх типів живих організмів.

Класифікація за механізмом дії

Розрізняють три основні класи ТФ:

Базальні фактори транскрипції, задіяні у формуванні комплексу преініціаціі. Як було згадано вище, до таких належать фактори TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, AND TFIIH, які є убіквітарніми і зв`язуються з ДНК в регіоні навколо транскрипційного старту генів класу II.
Верхні ТФ - фактори, які приєднуються до промотора вище послідовності ініціації транскрипції, стимулюючи або репресуючи транскрипцію.
Транскрипційні фактори, які індукуються - фактори, які подібні до попередньої групи, але вимагають певного молекулярного сигналу для приєднання до транскрипційного комплексу.
функціональна класифікація

ТФ клісіфікують при їх регуляторної функцією:

I. конститутивні - присутні у всіх клітинах в будь-який момент часу. Наприклад, базальні фактори транскрипції, Sp1, NF1, Ccaat-енхансер-зв`язуючий білок.
II. індуцибельної - вимагають активації ..
II.A в розвитку організму (клітинно-специфічні) - експресія контрольована, втім, якщо вони вже є в клітці, то не вимагають додаткової активації - GATA, HNF, PIT-1, MyoD, Myf5, Hox.
II.B залежні - вимагають зовнішнього сигналу для активації
II.B.1 залежать від позаклітинного сигналу-ліганду.
II.B.2 залежать від внутрішньоклітинного сигналу-ліганду - SREBP, p53
II.B.3 залежні від рецепторів клітинної мембрани.
II.B.3.a резидентні ядерні чинники - такі, що знаходяться в ядрі в залежності від отриманого сигналу. Наприклад: CREB, AP-1, Mef2.
II.B.3.b латентні цитоплазматичні фактори - в неактивному фактора транскрипції, що міститься в цитоплазмі при отриманні відповідного сигналу і активації прямує в ядра. Напрілад: STAT, R-SMAD, NF-kB, Notch, TUBBY, NFAT.
Структурі ДНК доменів

Найчастіше ТФ класифікують за подібністю з функціональними доменів і третинної структури їх ДНК-зв`язуючий домен.

1 Надклас: Основні Домени (основна спіраль-петля-спіраль) basic helix-loop-helix (bHLH)
1.1 Клас: лейцінових застібка (Leucine zipper bZIP)
1.1.1 Сімейство: AP-1-подібні
1.1.2 Сімейство: CREB
1.1.3 Сімейство: Ccaat-енхансер-зв`язуючий білок-образні
1.1.4 Сімейство: bZIP / PAR
1.1.5 Сімейство: Рослинні G-box сполучні чинники
1.1.6 Сімейство: ZIP тільки
1.2 Клас: Спіраль-петля-спіраль
1.2.1 Сімейство: убіквітарное фактори клас А
1.2.2 Сімейство: міогенні фактори MyoD
1.2.3 Сімейство: Achaete-Scute
1.2.4 Сімейство: Tal / Twist / Atonal / Hen
1.3 Клас: Спіраль-петля-спіраль / лейцінових застібка bHLH-ZIP
1.3.1 Сімейство: убіквітарное bHLH-ZIP фактори, включаючи USF і SREBP
1.3.2 Сімейство: Фактори, що контролюють клітинний цикл c-Myc
1.4 Клас: NF-1
1.4.1 Сімейство: NF-1
1.5 Клас: RF-X
1.5.1 Сімейство: RF-X (гени NFX2, NFX3, NFX5)
1.6 Клас: bHSH
2 Надклас: Цинк-координовані домени ДНК-зв`язуючий
2.1 Клас: Cys4 цинкові пальці (zinc finger) ядерних рецепторів
2.1.1 Сімейство: Рецептори стероїдних гормонів
2.1.2 Сімейство: Подібні рецепторів тіроідних гормонів
2.2 Клас: різноманітні Cys4 цинкові пальці
2.2.1 Сімейство: GATA ТФ
2.3 Клас: Cys2His2 домен цинкові пальці
2.3.1 Сімейство: убіквітарное фактори TFIIIA і Sp1
2.3.2 Сімейство: Регулятори росту і клітинного циклу Kr ppel
2.3.4 Сімейство: Великі фактори з єднальними якостями / NF-6B-образні
2.4 Клас: Cys6 цистеїн-цинковий кластер
2.5 Клас: Цинкові пальці іншої композиції
3 Надклас: Спіраль-петля-спіраль
3.1 Клас: гомеобокс
3.1.1 Сімейство: Тільки гомеодомен Ubx
3.1.2 Сімейство POU домен
3.1.3 Сімейство: Гомеодомен з регіоном LIM
3.1.4 Сімейство: Гомеодомен плюс цинкові пальці
3.2 Клас: Парний бокс
3.2.1 Сімейство: Парний бокс плюс гомеодомен
3.2.2 Сімейство: Тільки парний бокс
3.3 Клас: Вілкова головка (Fork head) / Крилата спіраль (Winged helix)
3.3.1 Сімейство: Регулятори розвитку forkhead
3.3.2 Сімейство: тканинні-специфічні регулятори
3.3.3 Сімейство: Регулятори клітинного циклу
3.3.0 Сімейство: Інші регулятори
3.4 Клас: Фактори теплового шоку HSF
3.4.1 Сімейство: HSF
3.5 Клас: ТРИПТОФАНОВИХ кластер
3.5.1 Сімейство: Myb
3.5.2 Сімейство: Ets-образний
3.5.3 Сімейство: Інтерферон регульований
3.6 Клас: TEA домен транскрипційних енхансер
3.6.1 Сімейство: TEA (TEAD1, TEAD2, TEAD3, TEAD4)
4 Надклас: бета-складчасті чинники з незначним желобкового контактом
4.1 Клас: RHR
4.1.1 Сімейство: Rel / ankyrin, NF-kB
4.1.2 Сімейство: ankyrin тільки
4.1.3 Сімейство: NF-AT
4.2 Клас: STAT
4.2.1 Сімейство: STAT


4.3 Клас: p53
4.3.1 Сімейство: p53
4.4 Клас: MADS бокс
4.4.1 Сімейство: регулятори диференціації
4.4.2 Сімейство: ті, що відповідають на зовнішній сигнал
4.5 Клас: бета-Barrel альфа-спіраль
4.6 Клас: TATA-зв`язуючий білок
4.6.1 Сімейство: TBP
4.7.1 Сімейство: SOX, SRY
4.7.2 Сімейство: TCF-1
4.7.3 Сімейство: HMG2-подібні, SSRP1
4.7.5 Сімейство: MATA
4.8 Клас: гетеромерного CCAAT чинники
4.8.1 Сімейство: гетеромерного CCAAT чинники
4.9 Клас: Grainyhead
4.9.1 Сімейство: Grainyhead
4.10 Клас: Домен холодового шоку
4.10.1 Сімейство: csd
4.11 Клас: Runt
4.11.1 Сімейство: Runt
0 Надклас: Інші фактори транскрипції
0.1 Клас: Copper перший протеїн
0.2 Клас: HMGI (Y)
0.2.1 Сімейство: HMGI (Y)
0.3 Клас: Pocket домен
0.4 Клас: E1A-образний
0.5 Клас: AP2 / EREBP-подібним
0.5.1 Сімейство: Apetala 2
0.5.2 Сімейство: EREBP
0.5.3 надсемейства: AP2 / B3
0.5.3.1 Сімейство: ARF
0.5.3.2 Сімейство: ABI
0.5.3.3 Сімейство: RAV
Методи дослідження факторів транскрипції

Комп`ютерні методи дослідження

Методи передбачення ділянок зв`язування для факторів транскрипції

Метод дослідження нуклеотидних послідовностей.
Зараз найбільш поширений метод передбачення потенційних ділянок зв`язування, що базується на порівняння з уже відомими раніше описаними ділянками. Для пошуку використовується алгоритм матриць позиційної ваги (Position Weight Matrix, PWM) Втім, точність передбачення залежить від позиції ділянки на хромосомі і якості прочитання ділянки ДНК.

Метод ab-initio (лат. Спочатку).
Цей метод не базується на експериментальних даних, а скоріше на комп`ютерні симуляції контакту нуклеотидів і амінокислот. Комп`ютерні моделювання, які розглядають структурну гнучкість і надмірність взаємодії, що вимагають інтенсивного і тривалого обчислення. «Карти вільної-енергії», отримані від обчислень взаємодії різних пар нуклеотидів і амінокислот, показали різну специфічність. Ці дані для всіх комбінацій нуклеотидів і амінокислот можуть бути використані для передбачення ділянок зв`язування.

Метод порівняння структур.
Полягає в аналізі бази даних структур комплексу ДНК - білок. В цьому випадку потенційні функції для специфічних взаємодій між нуклеотидами і амінокислотами визначаються емпірично, як результат статистичного аналізу. Для оцінки здатності послідовностей до складних структур специфічних факторів транскрипції використовують статистичний потенціал і комбінацію послідовних обчислювальних процедур, подібну розпізнавання тривимірної структури протеїну. Точність цього методу для цільового передбачення все ще обмежена через обмежену кількість доступних структурних даних. Однак, перевага цього методу полягає в тому, що можна кількісно досліджувати специфічність ефектів деформації ДНК і інші структурні ефекти. Потенційне збільшення кількості структурних даних робить цей метод досить перспективним.

Лабораторні методи дослідження

Пошук нових факторів транскрипції.

Молекулярне клонування.
Як і будь-який ген, ген, що кодує фактор транскрипції промоторні послідовність ДНК, можна клонувати, використовуючи стандартні технології та інформацію, отриману за допомогою комп`ютерних методів дослідження. Клонований ген можна зберігати в векторі і використовувати для різних експериментів - від детекції гена в геномі до генно-інженерних маніпуляцій.

ChIP-on-chip
Новий потужний експериментальний метод, який є комбінацією імунопреціпітаціі хроматину (CHromatin іmmunoPrecipitation ( «ChIP»)) і технології биочипа. Метод дозволяє вивчати взаємодію білків і ДНК in vivo. Найчастіше його використовують в експериментах з організмами, геном яких прочитано повністю, що дає максимальну кількість інформації щодо нуклеотиднихпослідовностей промоторів. До сих послідовності приєднуються білки, які можуть бути потенційними факторами транскрипції, завдяки здатності приєднуватися фізично до ДНК. Ці білки можна детектувати, виділяти і секвенувати. Недоліками цього методу є висока ціна, великий розмір ДНК фрагментів, аналізу, а також неможливість розрізняти геномні повтори.

Вивчення структури і фізико-хімічних властивостей факторів транскрипції

Метод оцінки термодинамічної потенціалу, або енергії Гіббса (дельта G).
Цей метод базується на експериментальному вимірі хімічної спорідненості фактора транскрипції до ділянки зв`язування. Оскільки в даному випадку вимірюється фізична можливість зв`язку, передбачення є більш достовірним. Метод має певні обмеження, оскільки не враховує можливої участі інших факторів транскрипції для зв`язування, а також зміни тривимірної конфігурації молекули при отриманні додаткових молекулярних сигналів.

Вивчення функції факторів транскрипції.

Полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) в реальному часі.
Реакція зворотної транскрипції в комбінації з ПЛР в реальному часі дозволяє кількісно оцінювати рівень експресії генів, що кодують фактори транскрипції. Метод дозволяє одночасно досліджувати експресію всіх на сьогодні відомих факторів транскрипції в різних тканинах. Наприклад для арабидопсиса розроблена платформа ПЛР в реальному часі, де аналізу піддають одночасно 1400 факторів транскрипції

біочіп
Біочіп також широко використовується для вивчення експресії генів в різних тканинах. Як і для ПЛР в реальному часі, мРНК повинна бути обернено-транскрибовано в кДНК, помічена радіоактивним або флюоресцентной міткою і загібрідізована на биочип. Метод дає можливість порівнювати мРНК з різних тканин.

Візуалізація роботи факторів транскрипції in vivo.
Відкриття зеленого флюоресцентного білка і застосування його в лабораторних дослідженнях відкрило нові можливості для візуалізації локалізації та динаміки міграції факторів транскрипції в клітині. Для цього використовують комбінацію генно-інженерних підходів і флуоресцентну мікроскопію.

Значення для людини

хвороби

Оскільки фактори транскрипції регулюють експресію цілого ряду генів, мутації в них, як правило, значно впливають на фенотипічні прояви, що стосуються процесів розвитку і клітинного циклу.

У людини описано кілька хвороб, викликаних мутацією в генах, що кодують фактори транскрипції.

Синдром Ретта. Психоневрологічна хвороба, викликана мутацією в транскрипционном факторі MECP2. Це репрессор, який працює в певний момент часу в мозку дитини і є відповідальним за відключення в певний момент декількох генів на протязі розвитку мозку. Якщо ген мутований, то виключення не відбувається і мозок починає неправильно розвиватися. Ген локалізований на Х-хромосомі, тому хвороба спостерігається тільки у дівчаток. Для плоду чоловічої статі ця мутація летальна.
Діабет. Одна з рідкісних форм діабету може бути викликана мутаціями в генах факторів транскрипції, один з яких називається гепатоцітній ядерний фактор HNF, а інший - фактор інсулінового промотору IPF1.
Вербальна апраксія. Хвороба, коли пацієнт не здатний до координованих рухів і жестів, які супроводжують мова. Викликана мутацією в факторі транскрипції FOXP2.
Рак. Відомо, що багато факторів транскрипції задіяні в канцерогенезі. Наприклад такі як P53 і c-Myc.
Одомашнення і селекція

Порівняльний аналіз геномів рослин показав, що гени, що кодують ТФ, еволюціонують швидше. Причому саме на відбір мутацій цих генів була направлена штучна селекція рослин, яка привела до їх одомашнення.

Одомашнення кукурудзи. Мутація гена, що кодує фактор транскрипції tga1, що належить до сімейства SBP-доменів привела до перетворення предка кукурудзи теосінте на сучасну кукурудзу.
Одомашнення томатів. Згідно з результатами наукового дослідження, розмір фруктів томатів обумовлений мутацією в факторі транскрипції, який гомологічний до людського онкогени cH-ras p21.
Одомашнення пшениці. Основним геном, мутація в якому посприяла утворенню одомашненої форми пшениці, був ген Q, який відноситься до факторів транскрипції сімейства AP2. Цей ген контролює ряд фенотипічних ознак, такі як форму і пружність зернівки, довжину колоска, крихкість стебла, а також час колосіння.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!