Combinatorial gene control is the synergistic action of several transcriptional factors to regulate the expression of a single gene. The absence of one or more of these factors may lead to a significant difference in the level of gene expression or repression.
The expression of more than 30,000 genes is controlled by approximately 2000-3000 transcription factors. This is possible because a single transcription factor can recognize more than one regulatory sequence. The specificity in gene expression occurs through these proteins working with each other in various combinations to regulate the expression of different genes.
Combinatorial gene control occurs through several different mechanisms. In yeast, three different mechanisms have been described. In the waiting-activating system, all of the transcription factors required to regulate the expression of a gene bind to the DNA and only activate transcription when they receive a signal. For example, transcription factors that regulate genes needed in the late G1 phase of the cell cycle bind to the regulatory site of their target genes in early G1. However, they induce transcription only when a cyclin-protein kinase is activated in the late G1 phase.
In joint-phase combinatorial control, the transcription factors required primarily for a particular phase of the cell cycle remain attached to the regulatory sequence throughout the cell cycle and participate cooperatively in the regulation of genes during other phases. For example, SBF and Fkh2 are two transcription factors that are primarily involved in the regulation of genes that need to be expressed in G1 and G2 phases respectively. However, certain essential genes that need to be expressed in S-phase are also regulated by the combined action of SBF and Fkh2.
The joint-process combination involves the use of a single transcription factor aided by different combinations of other transcription factors for the regulation of different cellular processes. For example, transcription factors that regulate the expression of genes needed in the G1 phase of the cell cycle, also participate in the regulation of genes required for the mating process in association with a different set of regulators.
대부분의 유전자의 발현은 하나 이상의 전사 인자에 의해 조절되며, 많은 유전자는 서로 다른 단백질 조합을 사용하여 켜거나 끕니다. 이 조합 유전자 조절은 진핵생물이 전사를 정확하게 조절할 수 있도록 합니다.
조합 유전자 조절은 유전자의 전사 여부와 전사 효율을 조절할 수 있습니다. 유전자 X의 전사에 영향을 미치는 세 가지 전사 인자 A, B, C를 고려하십시오.
A가 없으면 유전자 X는 전사되지 않습니다. C가 없으면 유전자 X가 전사되지 않습니다. 그리고 B가 없으면 전사 효율이 감소합니다. 그러므로, 세 가지 조절인자의 조합은 유전자 X의 높은 수준의 전사를 위해 필요합니다.
전사 조절인자(transcriptional regulator)는 여러 유전자의 조절에 참여할 수 있습니다. A는 B 및 C와 함께 유전자 X의 전사를 일으키지만, A는 다른 전사 인자인 D와 함께 다른 유전자 Y의 전사를 자극할 수 있습니다. 이를 통해 몇 가지 전사 인자(transcription factor)가 많은 수의 유전자를 조절할 수 있습니다.
전사 인자는 서로 다른 계열로 분류되며 동일한 계열의 다른 단백질 또는 다른 계열의 단백질과 상승 작용적으로 기능할 수 있습니다.
POU 계열에 속하는 전사 인자는 집안일에서 세포 분화에 이르기까지 다양한 기능을 가진 유전자를 조절하지만, 이 계열에는 단백질이 거의 없으며 인간에는 15개에 불과합니다.
다양한 기능을 수행하는 능력은 다른 가족의 다른 전사 인자와의 조정에 달려 있습니다.
조합 유전자 제어는 분화된 세포의 체외 재프로그래밍에 필요합니다. 체세포에서 전사 인자 Oct-4, Sox-2, Klf-4 및 c-Myc의 발현은 줄기세포로의 전환을 유발할 수 있습니다.
재프로그래밍은 처음 3개의 단백질 중 어느 것도 없는 경우 발생하지 않으며 c-Myc가 없으면 효율성이 낮은 재프로그래밍이 발생합니다. 네 가지 요인 모두의 조합 조절은 유도 만능 줄기 세포의 형성에 필요합니다.
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