10.4: כריכה שיתופית של רגולטורי תמלול

Cooperative Binding of Transcription Regulators
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
Cooperative Binding of Transcription Regulators
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

6,469 Views

02:13 min
November 23, 2020

Overview

מווסתי שעתוק נקשרים לרצפים ספציפיים של CIS רגולטוריים בדנ”א כדי לווסת את שעתוק הגנים. רצפים אלה קצרים מאוד, בדרך כלל פחות מעשרה זוגות נוקלאוטידים. האורך הקצר פירושו שיש סבירות גבוהה שאותו רצף בדיוק יתרחש באופן אקראי ברחבי הגנום. מכיוון שרגולטורים יכולים גם להיקשר לקבוצות של רצפים דומים, זה מגדיל עוד יותר את הסיכויים לקשירה אקראית. וסתי שעתוק יוצרים דימרים הנקשרים לרצף ארוך פי שניים מזה שמונומר נקשר, מגדילים את הרצפים ומפחיתים את הסיכויים לקשירה אקראית. דימרים של וסת תמלול יכולים להיות הומודימרים או הטרודימרים. כפתרון, רגולטורים שיתופיים אלה קיימים כמונומרים או כדימרים בעלי קשרים חלשים. עם זאת, כאשר מונומרים אלה נקשרים לרצף מורחב של ויסות CIS על הדנ”א, הם יוצרים דימרים יציבים.

קואופרטיביות היא תופעה שבה קשירה של חלבון מונומרי גורמת לשינויים מבניים בדנ”א ומגדילה את הזיקה של אתרי הבקרה למונומרים אחרים. זה מאפשר למונומרים להיקשר כדימרים על רצף cis-regulatory . תופעה זו גם מסייעת לרגולטורים לגשת לאתרים הממוקמים על גבי דנ”א הקשור באופן הדוק לחלבוני היסטון בנוקלאוזום, שאחרת לא היו נגישים. הקשירה הראשונה מתרחשת בדרך כלל בדנ”א בקצה הנוקלאוזום, שם הוא אינו קשור היטב. קשירה באתר זה מובילה לכך שהדנ”א מתרחק מההיסטונים, ובכך מוביל לפריקת הנוקלאוזום. פריקה זו מגדילה את הגישה לאתרי הרגולציה האחרים. באיקריוטים, קשירת גורם השעתוק תלויה בעיקר בקואופרטיביות. למרות שקואופרטיביות יכולה להתרחש במקרים מסוימים, רוב הכריכה של רגולטורי שעתוק בפרוקריוטים אינה שיתופית. במקרים כאלה, הרגולטורים קיימים כדימרים יציבים המוחזקים יחד על ידי מספר אינטראקציות לא קוולנטיות.

ניתן לקבוע אם וסת לא ידוע נקשר בשיתוף פעולה או שלא בשיתוף פעולה על ידי שרטוט מספר אתרי הקישור הכבושים בדנ”א כנגד ריכוז החלבון. אם העקומה היא עקומה בצורת S, היא מציינת שהרגולטור נקשר בשיתוף פעולה לאתרי הקשירה. אם העקומה עולה בהתמדה לפני שהיא יורדת כשהיא מתקרבת לכל אתרי הקשירה הכבושים, הדבר מצביע על כך שהקשירה אינה שיתופית.

Transcript

מווסתי שעתוק הם חלבונים המזהים ונקשרים לרצפים קצרים של דנ”א המכונים רצפים מווסתים CIS. מכיוון שרצפים אלה הם בדרך כלל באורך של פחות מעשרה נוקלאוטידים, הסיכוי שאותו רצף יתרחש באופן אקראי בגנום גבוה מאוד.

רגולטורים רבים יוצרים זוג דימר כדי להגביל את הקשירה לרצפים אקראיים. דימר יכול לקשור רצפים ארוכים יותר מעשרה נוקלאוטידים, מה שמקטין את הסבירות שהרצף יהיה נוכח באופן אקראי בגנום ומגדיל את ספציפיות הקשירה.

דימרים רגולטוריים אלה יכולים להיות הומודימר העשוי מאותם סוגי מונומרים או הטרודימר עם סוגים שונים של מונומרים. מכיוון שהזוגות יכולים להיות מורכבים ממונומרים שונים, הצירופים השונים מאפשרים קשירה לרצפים שונים ללא צורך בסוגים חדשים של חלבונים.

כאשר הם אינם קשורים לדנ”א, רגולטורים שיתופיים קיימים כמונומרים שלעיתים יוצרים דימרים באמצעות אינטראקציות חלשות ולא קוולנטיות; עם זאת, מבנים אלה יוצרים דימרים הקשורים זה לזה כאשר הם קשורים לדנ”א עקב קשירה שיתופית.

קשירה שיתופית היא תופעה שבה קשירה של מונומר לרצף cis-regulatory מגדילה את הסבירות לכריכה של רגולטור שני עקב שינויים מבניים. זה מאפשר לווסת השני להיקשר בחוזקה לצד השני של אתר הקשירה וליצור דימר עם הראשון.

משמעות הדבר היא כי רוב הזמן או כל המופעים של רצפים cis-regulatory ספציפיים יש רגולטור מחויב או אף אחד מהם לא.

עבור גנים רבים, הדנ”א כרוך בחוזקה סביב חלבוני היסטון ומונע ממווסתי השעתוק לגשת לרצפים הרגולטוריים של CIS. עם זאת, הקצה הכבול באופן רופף של הדנ”א מאפשר מקום מסוים לקשירה. כריכה של רגולטור יחיד באתר זה יכולה לסייע בשחרור המבנה, ובכך לאפשר לרגולטורים האחרים לחייב.

Key Terms and definitions​

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for