10.9:

10.9: Eukaryotische Transkriptionsaktivatoren

Eukaryotic Transcription Activators

JoVE Core
Molecular Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Molecular Biology

Eukaryotic Transcription Activators

10.8: Co-activators and Co-repressors

10.10: Eukaryotic Transcription Inhibitors

10,831 Views

•

02:42 min

•

November 23, 2020

Overview

Transcription activators are proteins that promote the transcription of genes from DNA to RNA. In most cases, these proteins contain two separate domains ‒ a domain that binds to DNA and a domain for activating transcription; however, in some cases, a single domain is responsible for both binding and activation of transcription, as seen in the glucocorticoid receptor and MyoD.

The binding domains are capable of recognizing and interacting with regulatory sequences on the DNA. These domains are classified into different families and named according to the structural characteristics that enable DNA recognition and binding. Some common types of binding domains include the leucine zipper, zinc finger, and helix-turn-helix motifs. In contrast, domains responsible for gene transcription activation are usually short, simple sequences and are less complex than the binding domains. They are classified by amino acid composition into categories, such as glutamine-rich, proline-rich, and alanine-rich.

Transcription activators aid in the recruitment of various proteins required for transcription such as general transcription factors, RNA polymerase, and co-activators. All these proteins together are known as the pre-initiation complex and depend on transcription activators for their recruitment to the appropriate location. These activators can bind to a site close to the gene’s promoter or several thousand base pairs away from the gene to carry out their function. In cases where they are bound to a site away from the gene, they rely on the flexibility of the DNA to bend and bring them in proximity to the gene promoter. Transcription activators are also required to continue a transcript’s elongation or the re-initiation of transcription in cases when the process stops midway. Transcription activators are known to act synergistically. The transcription achieved by the action of multiple activators is higher than what would occur as a sum of individual factors working separately.

Like other proteins, transcription activators are subject to post-transcriptional modifications. In many cases these modifications help in positive regulation of transcription. For example, acetylation of p53, an activator that regulates genes responsible for tumor suppression, increases its ability to bind to DNA.

Transcript

Transkriptionsaktivatoren sind Proteine, die dafür verantwortlich sind, dass die RNA-Polymerase die Transkription initiieren kann. Sie haben zwei essentielle Domänen – eine, die an die DNA bindet, und eine andere, die die Transkription aktiviert.

Die DNA-Bindungsdomänen enthalten eines von mehreren charakteristischen Strukturmotiven, einschließlich gängiger Motive wie der Helix-Turn-Helix, des Zinkfingers und der Leucin-Reißverschlussstrukturen.

Eine Helix-Turn-Helix-Domäne besteht aus zwei Alpha-Helices, die durch eine Aminosäurekette miteinander verbunden sind, die die Wende darstellt. Eine Helix ist für die Erkennung der DNA-Sequenz zuständig und passt in die große Rinne. Diese Proteine binden als Dimere an die DNA.

Ein Zinkfinger besteht aus einer Alpha-Helix und einem zweisträngigen Beta-Blech, das von einem Zinkatom zusammengehalten wird. Die Helix bindet mit Hilfe von zwei Histidinen in ihrer Aminosäurekette an die große Rinne.

Ein Leucin-Reißverschluss besteht aus zwei Monomeren, die in Form eines Y, das an die DNA bindet, miteinander interagieren. Die Monomere bestehen aus Leucin an jeder siebten Position am C-terminalen Ende, das mit dem Leucin auf dem gegenüberliegenden Monomer interagiert. Der N-Terminus des Monomers, der sich aus Grundmotiven zusammensetzt, bindet an die DNA.

Die andere essentielle Domäne im Aktivator, die Transkriptionsaktivierungsdomäne, rekrutiert Co-Aktivatoren, essentielle Proteine, die die Bindung von Aktivatoren an die RNA-Polymerase vermitteln. Diese Co-Aktivatoren fördern die Transkription durch verschiedene Mechanismen, wie z. B. die Histonmodifikation, was zu einem verbesserten Zugang der Transkriptionsmaschinerie zur DNA führt.

Aktivatoren können auch Signale über ihre Co-Aktivatoren senden, um die RNA-Polymerase zu aktivieren und die Transkription zu initiieren.

In einigen Fällen sind Aktivatoren für die Verlängerung des Transkripts unerlässlich. Einige Polymerasen unterbrechen die Transkription nach einigen Nukleotiden und benötigen das Vorhandensein eines Aktivators, um die Transkription neu zu starten.

Die Transkription eines einzelnen Gens kann durch mehrere verschiedene Aktivatoren reguliert werden. Wenn mehr als ein Aktivator an der Regulation der Transkription beteiligt ist, können sie synergetisch wirken, um die Transkriptionsrate im Vergleich zu der einzelner Aktivatoren drastisch zu erhöhen.

Key Terms and definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for