10.4: 转录调节因子的协同结合

转录调节因子与 DNA 中的特定顺式调节序列结合以调节基因转录。这些顺式调节序列非常短，通常长度小于 10 个核苷酸对。较短的长度意味着完全相同的序列在整个基因组中随机出现的可能性很高。由于调节因子也可以与相似序列的组结合，这进一步增加了随机结合的机会。转录调节因子形成二聚体，其结合时间是单体结合时间的两倍，从而增加序列并减少随机结合的机会。转录调节因子二聚体可以是同源二聚体或异源二聚体。在溶液中，这些协同调节因子以单体或弱连接二聚体的形式存在。然而，当这些单体与 DNA 上扩展的顺式调节序列结合时，它们会形成稳定的二聚体。

协同性是一种现象，其中单体蛋白的结合导致 DNA 结构发生变化并增加调节位点对其他单体的亲和力。这使得单体能够作为顺式调节序列上的二聚体结合。这种现象还有助于调节剂访问位于与核小体中组蛋白紧密结合的 DNA 上的位点，否则这些位点将无法接近。第一次结合通常发生在核小体末端的 DNA，在那里它没有紧密结合。在该位点的结合导致 DNA 从组蛋白上移开，从而导致核小体解包。这种解包增加了对其他监管站点的访问。在真核生物中，转录因子结合主要取决于协同性。尽管在某些情况下可以发生协同性，但原核生物中转录调节因子的大多数结合是非协同的。在这种情况下，调节因子以稳定的二聚体形式存在，由几种非共价相互作用结合在一起。

未知调节因子是协同结合还是非合作结合，可以通过绘制 DNA 上占据的结合位点数量与蛋白质浓度的关系来确定。如果曲线是 S 形曲线，则表明调节因子与结合位点协同结合。如果曲线在接近所有被占据的结合位点时稳定上升，然后趋于平稳，则表明结合是非合作的。