10.8: Koaktywatory i korepresory

Transkrypcja genów jest regulowana przez synergistyczne działanie kilku białek, które tworzą kompleks w miejscu regulatorowym genu. Obserwuje się to u eukariontów, gdzie regulacja ekspresji genów jest procesem złożonym. Białka regulatorowe u eukariontów można podzielić na dwa typy – regulatory, które wiążą się bezpośrednio z określonymi sekwencjami DNA i koregulatory, które łączą się z białkami regulatorowymi, ale nie mogą bezpośrednio wiązać się z DNA. Te współregulatory dzieli się dalej na koaktywatory i współrepresory w zależności od ich funkcji.

Pojedynczy współregulator może działać albo jako koaktywator, albo korepresor, w zależności od jego roli w powiązanym z nim kompleksie. Na przykład korepresor transkrypcji G9a uczestniczy w aktywacji ekspresji genów receptora hormonów steroidowych wraz z innymi koaktywatorami, takimi jak GRIP1 i CARM1. Odrębne domeny białka pełnią te różnorodne funkcje. Oprócz roli w kompleksie, regulatory te mają aktywność enzymatyczną, która może pomóc w regulacji ekspresji genów poprzez przebudowę struktury chromatyny.

Acetylotransferazy i demetylazy histonów działają jako koaktywatory; jednakże najpierw muszą zostać zlokalizowane w miejscu regulatorowym przez aktywator transkrypcji, aby mogły pełnić te funkcje. Acetylotransferazy histonowe mogą acetylować reszty lizyny na ogonach histonów. Acetylacja rozwija chromatynę i sprzyja ekspresji genów. Z drugiej strony deacetylazy histonów i metylotransferazy histonów działają jako korepresory. Obie te modyfikacje prowadzą do zacieśnienia struktury chromatyny, a tym samym do zapobiegania ekspresji genów.

Transkrypcja jest regulowana przez aktywatory i represory, białka, które wiążą się z DNA. U eukariontów te białka regulatorowe często potrzebują dodatkowych białek, zwanych koregulatorami, do prawidłowego funkcjonowania.

Te koregulatory wiążą się z kompleksami aktywatorów lub represorów, jednak nie rozpoznają sekwencji cis-regulatorowych, ponieważ nie mogą wiązać się bezpośrednio z DNA.

Regulator transkrypcyjny wiąże się z sekwencją cis-regulatorową, zanim współregulator się zjednoczy; regulatory i współregulatory często nie mogą tworzyć stabilnych kompleksów, chyba że regulator jest związany z DNA. W niektórych przypadkach cząsteczki RNA służą również jako rusztowania do utrzymywania wszystkich białek w kompleksie razem.

Niektóre z tych współregulatorów to enzymy, które mogą regulować ekspresję genów, takie jak acetylotransferazy histonowe i deacetylazy.

Acetylotransferazy są koaktywatorami, które przenoszą grupę acetylową do histonu, prowadząc do rozluźnienia DNA i promowania transkrypcji. Deacetylazy są korepresorami, które usuwają grupy acetylowe, powodując ścisłe upakowanie DNA wokół histonów i zapobiegając transkrypcji.

Na przykład współregulator SMRT wiąże się z receptorem hormonu tarczycy w elemencie pozytywnej odpowiedzi hormonalnej i działa jako korepresor hamujący transkrypcję podstawową. Kiedy hormon wiąże się z receptorem, SMRT dysocjuje, a koaktywator wiąże się, aby aktywować transkrypcję.

Jednak po związaniu z tym samym receptorem na elemencie negatywnej odpowiedzi hormonalnej, SMRT aktywuje transkrypcję pod nieobecność hormonu. Działając w ten sposób jako koaktywator.