10.3: Elementy cis-regulatorowe

Elementy regulatorowe cis to krótkie fragmenty niekodującego DNA, które są obecne na tych samych chromosomach, co geny, które regulują. Fragmenty te służą jako miejsca wiązania regulatorów transkrypcji, białek odpowiedzialnych za kontrolowanie transkrypcji genów i zróżnicowanej ekspresji genów w różnych typach komórek u eukariontów. Elementy regulatorowe cis mogą znajdować się blisko genu będącego przedmiotem zainteresowania lub tysiące zasad dalej we fragmentach DNA; jednakże te elementy, które są dalej, są często zlokalizowane przestrzennie w pobliżu genu, który regulują, ze względu na ścisłe upakowanie DNA w chromosomie. Te, które znajdują się blisko tych elementów, regulują inicjację transkrypcji genów, podczas gdy te dalej, wzmacniają lub wyciszają transkrypcję genów. Wpływ kilku elementów regulatorowych cis reguluje transkrypcję większości genów; jednakże czasami pojedynczy element regulatorowa cis reguluje transkrypcję genu.

Czynniki transkrypcyjne wiążą się z elementamii regulatorowymi cis, gdy DNA ma postać podwójnej helisy. Regulatory transkrypcji wiążą specyficzne fragmenty, ale są zdolne również do wiązania blisko spokrewnionych fragmentów. Podwójna spirala ma dwa rodzaje rowków: mniejszy, mniejszy rowek i większy, większy rowek. Czynniki regulacyjne częściej wiążą się z głównymi rowkami DNA ze względu na ich rozmiar. Regulatory transkrypcji rozpoznają specyficzne elementy regulatorowe cis na podstawie charakterystycznych cech chemicznych występujących na krawędziach par zasad azotowych. Na przykład zasady mają różnych donorów i akceptorów wiązań wodorowych odsłoniętych wzdłuż rowka, które mogą tworzyć wiązania wodorowe z regulatorami transkrypcji. Ponieważ w tym wiązaniu bierze udział także wiele interakcji niekowalencyjnych, połączenie jest wysoce stabilne.

Regulatory transkrypcyjne to białka, które wiążą się z krótkimi, specyficznymi odcinkami niekodującego DNA, znanymi jako sekwencje cis-regulatorowe. Te niezbędne składniki do regulacji genów są obecne w całym genomie.

Regulatory transkrypcji mogą wiązać się z sekwencjami cis-regulatorowymi na DNA w formie podwójnej helisy. Spiralna forma DNA ma dwa rowki różniące się wielkością. Szerszy rowek, znany jako główny rowek, jest bardziej dostępny niż mniejszy mniejszy rowek, co powoduje, że większość interakcji zachodzi w głównym rowku.

Krawędzie azotowych zasad są odsłonięte wzdłuż rowków i są zdolne do wiązania wodorowego i innych oddziaływań niekowalencyjnych.

To wiązanie regulatorów transkrypcji jest specyficzne dla sekwencji; jednak rozpoznawane są również blisko powiązane sekwencje. To powiązanie jest wysoce stabilne ze względu na wiele interakcji niekowalencyjnych

Sekwencje cis-regulatorowe mogą regulować każdy aspekt transkrypcji genów, w tym hamowanie lub inicjację transkrypcji, a także szybkość transkrypcji.

Można je ogólnie podzielić na te, które znajdują się w bliskiej odległości od miejsca transkrypcji i te, które są oddalone o tysiące par zasad. Te, które są blisko, są zwykle częścią sekwencji promotorowych, które inicjują transkrypcję genów.

Ci, którzy są dalej, mogą uczestniczyć w ulepszaniu lub wyciszaniu transkrypcji. Często zwarte upakowanie DNA w chromosomie powoduje, że sekwencje te są przestrzennie blisko genu, który regulują, nawet jeśli znajdują się daleko w sekwencji.

Kombinacja kilku sekwencji cis-regulatorowych kontroluje ekspresję większości genów. W rzadkich przypadkach gen będzie pod kontrolą tylko jednej sekwencji.