JoVE Core
Molecular Biology
Chapter 10: Gene Expression
10.8:
コアクチベーターとコリプレッサー
遺伝子転写は、遺伝子調節部位で複合体を形成するいくつかのタンパク質の相乗作用によって制御されます。これは、遺伝子発現の調節が複雑なプロセスである真核生物で観察されます。真核生物の調節タンパク質は、特定のDNA配列に直接結合する調節因子と、調節タンパク質と結合するがDNAに直接結合できない共調節因子の2つのタイプに大別できます。これらの共調節因子は、その機能に基づいてさらに共活性化因子または共抑制因子に分類されます。
個々の共調節因子は、関連する複合体におけるその役割に応じて、共活性化因子または共還元剤のいずれかとして機能することができる。例えば、転写共抑制因子G9aは、GRIP1やCARM1などの他の共活性化因子とともに、ステロイドホルモン受容体の遺伝子発現の活性化に関与します。タンパク質の異なるドメインは、これらのさまざまな機能を果たします。複合体での役割に加えて、これらの調節因子は、クロマチン構造のリモデリングを通じて遺伝子発現を調節するのに役立つ酵素活性を持っています。
ヒストンアセチルトランスフェラーゼおよびヒストンデメチラーゼは、共活性化因子として機能するが、これらの機能を果たすためには、まず転写活性化因子によって調節部位に局在化する必要がある。ヒストンアセチルトランスフェラーゼは、ヒストン尾部のリジン残基をアセチル化することができます。アセチル化はクロマチンをほどき、遺伝子発現を促進します。一方、ヒストン脱アセチル化酵素とヒストンメチルトランスフェラーゼは共抑制剤として機能します。これらの修飾はいずれもクロマチン構造の引き締まりにつながり、遺伝子発現の防止につながります。
転写は、DNAに結合するタンパク質である活性化因子とリプレッサーによって制御されます。真核生物では、これらの調節タンパク質が適切に機能するためには、しばしば共調節因子と呼ばれる追加のタンパク質が必要です。
これらの共調節因子は、活性化因子またはリプレッサー複合体に結合するが、DNAに直接結合できないため、シス調節配列を認識しない。
転写調節因子は、共調節因子が会合する前にシス調節配列に結合する;調節因子と共調節因子は、DNAに結合しない限り、しばしば安定な複合体を形成することができない。場合によっては、RNA分子は、複合体内のすべてのタンパク質をまとめるための足場としても機能します。
これらの共調節因子の一部は、ヒストンアセチルトランスフェラーゼや脱アセチル化酵素など、遺伝子発現を調節できる酵素です。
アセチルトランスフェラーゼは、アセチル基をヒストンに転移する共活性化因子であり、DNAの緩みと転写の促進につながります。脱アセチル化酵素は、アセチル基を除去する共抑制剤であり、ヒストンの周囲にDNAが密集し、転写が防止されます。
例えば、共調節因子SMRTは、正のホルモン応答要素で甲状腺ホルモン受容体と会合し、基礎転写を阻害する共抑制因子として作用します。ホルモンが受容体に結合すると、SMRTが解離し、共活性化因子が結合して転写を活性化します。
しかし、SMRTは、負のホルモン応答要素で同じ受容体に結合すると、ホルモンが存在しない状態で転写を活性化します。これにより、共活性化剤として機能します。
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