転写調節因子の協調的結合

転写調節因子は、シス調節配列として知られるDNAの短い配列を認識して結合するタンパク質です。これらの配列は通常10ヌクレオチド未満であるため、同じ配列がゲノムにランダムに発生する可能性は非常に高いです。

多くの調節因子は、ランダムな配列への結合を制限するために二量体ペアを形成します。二量体は10ヌクレオチドより長い配列に結合できるため、配列がゲノムにランダムに存在する可能性が低くなり、結合特異性が向上します。

これらの調節二量体は、同じタイプのモノマーからなるホモ二量体、または異なるタイプのモノマーを持つヘテロ二量体のいずれかです。ペアは異なるモノマーで構成できるため、さまざまな組み合わせにより、新しいタイプのタンパク質を必要とせずに異なる配列に結合できます。

DNAに結合していないとき、協調的な調節因子はモノマーとして存在し、弱い非共有結合の相互作用を通じて二量体を形成することがありますが、これらの構造は、DNAに結合すると、協力的な結合により密接に結合した二量体を形成します。

協同的結合とは、モノマーがシス制御配列に結合することで、構造変化により第2の調節因子が結合する可能性が高まる現象です。これにより、第2のレギュレーターが結合部位の反対側に強固に結合し、第1のレギュレーターと二量体を形成することができます。

これは、ほとんどの場合、特定のシス調節配列のすべてのインスタンスがレギュレーターを結合しているか、いずれも結合していないことを意味します。

多くの遺伝子では、DNAはヒストンタンパク質にしっかりと巻き付けられており、転写調節因子がシス調節配列にアクセスするのを防ぎます。ただし、DNAの緩く結合した末端は、結合のためのいくらかのスペースを許容します。この部位に単一の調節因子が結合すると、構造がほどけ、それによって他の調節因子が結合できるようになります。