10.11: コンビナトリアル遺伝子制御

ほとんどの遺伝子の発現は、複数の転写因子によって制御されており、多くの遺伝子はタンパク質の異なる組み合わせを使用してオンまたはオフにされます。この組み合わせ遺伝子制御により、真核生物は転写を正確に制御することができます。

遺伝子コンビナトリアル制御は、遺伝子が転写されるかどうか、およびその転写効率を制御できる。遺伝子Xの転写に影響を与える3つの転写因子A、B、Cについて考えてみます。

Aが存在しない場合、遺伝子Xは転写されません。Cが存在しない場合、遺伝子Xは転写されません。また、Bがないと転写効率が低下します。したがって、遺伝子Xの高レベルの転写には、3つの調節因子すべての組み合わせが必要です。

転写調節因子は、複数の遺伝子の調節に関与することができます。AはBおよびCとともに遺伝子Xの転写を引き起こしますが、Aと別の転写因子Dは、別の遺伝子Yの転写を刺激することができます。これにより、いくつかの転写因子が多数の遺伝子を調節することができます。

転写因子は異なるファミリーに分類され、同じファミリーの他のタンパク質または異なるファミリーのタンパク質と相乗的に機能することができます。

POUファミリーに属する転写因子は、ハウスキーピングから細胞分化に至るまで、さまざまな機能を持つ遺伝子を調節しますが、このファミリーにはタンパク質が非常に少なく、ヒトにはわずか15

その多様な機能を果たす能力は、異なるファミリーの他の転写因子との調整にかかっています。

コンビナトリアル遺伝子制御は、分化した細胞のin vitroリプログラミングに必要です。転写因子Oct-4、Sox-2、Klf-4、およびc-Mycの体細胞での発現は、幹細胞への変換を引き起こす可能性があります。

リプログラミングは、最初の3つのタンパク質のいずれにも存在しない場合は起こらず、c-Mycが存在しないと、リプログラミングの効率が低下します。4つの因子すべての組み合わせ制御は、人工多能性幹細胞の形成に必要です。