JoVE Core
Molecular Biology
Chapter 10: Gene Expression
10.8:
共激活因子和共阻遏因子
基因转录受几种蛋白质的协同作用调节,这些蛋白质在基因调控位点形成复合物。这在真核生物中观察到,其中基因表达的调节是一个复杂的过程。真核生物中的调节蛋白大致可分为两种类型——直接与特定 DNA 序列结合的调节因子和与调节蛋白结合但不能直接与 DNA 结合的辅助调节因子。这些共调节因子根据其功能进一步分为共激活因子或共抑制因子。
单个共调节因子可以作为共激活因子或共阻遏因子发挥作用,具体取决于其在其相关复合物中的作用。例如,转录共抑制因子 G9a 与其他共激活因子(如 GRIP1 和 CARM1)一起参与类固醇激素受体的基因表达激活。蛋白质的不同结构域执行这些不同的功能。除了在复合物中的作用外,这些调节因子还具有酶活性,可通过重塑染色质结构来帮助调节基因表达。
组蛋白乙酰转移酶和组蛋白去甲基化酶起共激活剂的作用;然而,它们首先需要通过转录激活剂定位于调节位点才能执行这些功能。组蛋白乙酰转移酶可以乙酰化组蛋白尾部的赖氨酸残基。乙酰化解开染色质并促进基因表达。另一方面,组蛋白脱乙酰酶和组蛋白甲基转移酶起共抑制因子的作用。这两种修饰都导致染色质结构收紧,从而导致基因表达的阻止。
转录受激活剂和阻遏剂(与 DNA 结合的蛋白质)的调节。在真核生物中,这些调节蛋白通常需要额外的蛋白质,称为共调节因子,才能正常运作。
这些共调节因子与激活剂或阻遏物复合物结合;然而,它们不能识别顺式调节序列,因为它们不能直接与 DNA 结合。
转录调节因子在协同调节因子结合之前与顺式调节序列结合;除非调节因子与 DNA 结合,否则调节因子和辅助调节因子通常无法形成稳定的复合物。在某些情况下,RNA 分子还可以作为支架,将复合物中的所有蛋白质固定在一起。
其中一些共调节因子是可以调节基因表达的酶,例如组蛋白乙酰转移酶和脱乙酰酶。
乙酰转移酶是将乙酰基转移到组蛋白上的共激活剂,导致 DNA 松弛并促进转录。脱乙酰酶是去除乙酰基的共阻遏物,导致 DNA 紧密堆积在组蛋白周围并阻止转录。
例如,共调节因子 SMRT 在阳性激素反应元件处与甲状腺激素受体结合,并作为共阻遏因子抑制基础转录。当激素与受体结合时,SMRT 解离,共激活因子结合以激活转录。
然而,当与负激素反应元件上的相同受体结合时,SMRT 会在没有激素的情况下激活转录。从而充当共激活剂。
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