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10.3:

Sequenze cis-regolatorie

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Molecular Biology
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Cis-regulatory Sequences

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I regolatori trascrizionali sono proteine che si legano a brevi tratti specifici di DNA non codificante, note come sequenze cis-regolatrici. Questi componenti essenziali per la regolazione genica sono presenti in tutto il genoma. i regolatori trascrizionali, possono legarsi a sequenze regolatrici cis sul DNA nella sua forma a doppia elica.La forma elicoidale del DNA ha due scanalature che differiscono nelle dimensioni. Il solco più largo, conosciuto come il solco maggiore, è più accessibile del solco minore;come risultato, la maggior parte delle interazioni che si verificano nel solco maggiore. I bordi delle basi azotate sono esposti lungo le scanalature e possono realizzare legami idrogeno e altre interazioni non covalenti.Questo legame dei regolatori trascrizionali è specifico della sequenza. Tuttavia, sono riconosciute anche sequenze strettamente correlate. Questa associazione è altamente stabile a causa delle molteplici interazioni non covalenti coinvolte.Le sequenze regolatrici-Cis possono governare ogni aspetto della trascrizione genica, compresa l’inibizione o l’inizio della trascrizione, così come il tasso di trascrizione. Possono essere ampiamente classificate in quelle che sono nelle immediate vicinanze del sito di trascrizione e altre che sono migliaia di coppie di basi lontane. Le sequenze regoltrici-Cis più vicine sono solitamente parte delle sequenze del promotore che iniziano la trascrizione genica.Le più lontane possono partecipare o a migliorare o silenziare la trascrizione. Spesso, il compact packing del DNA e del cromosoma fa sì che queste sequenze siano spazialmente vicine al gene che regolano, anche se sono lontane nella sequenza. Una combinazione di diverse sequenze regolatrici-Cis controlla l’espressione della maggior parte dei geni.Raramente, un gene sarà sotto il controllo di una sola sequenza.

10.3:

Sequenze cis-regolatorie

Cis-regulatory sequences are short fragments of non-coding DNA that are present on the same chromosomes as the genes that they regulate. These fragments serve as binding sites for transcriptional regulators, proteins that are responsible for controlling gene transcription and differential gene expression across cell types in eukaryotes. Cis-regulatory sequences can be close to the gene of interest or thousands of bases away in the DNA sequence; however, those sequences that are further away are often spatially located near the gene they regulate due to the tight packaging of DNA in the chromosome. The ones that are close in the sequence regulate the initiation of gene transcription, while those further away, enhance or silence gene transcription. The effects of several cis-regulatory sequences transcriptionally regulate most genes; however, occasionally, a single cis-regulatory sequence regulates the transcription of a gene.

Transcription factors bind to cis-regulatory sequences when DNA in is its double-helical form. Transcriptional regulators bind specific sequences but are capable of binding closely related sequences, as well. The double helix has two types of groove: the smaller, minor groove, and the larger, major groove. Regulatory factors are more likely to bind to major DNA grooves because of their size. Transcription regulators recognize specific cis-regulatory sequences by the characteristic chemical features present at the edges of the nitrogenous base pairs. For example, the bases have different hydrogen bond donors and acceptors exposed along the groove that can form hydrogen bonds with the transcriptional regulators. Because many non-covalent interactions are also involved in this binding, the association is highly stable. 

Suggested Reading

  1. Alberts et al., 6th edition; pages 373-375
  2. Bakkali, M. (2011). Microevolution of cis-regulatory elements: an example from the pair-rule segmentation gene fushi tarazu in the Drosophila melanogaster subgroup. PloS one, 6(11).