Back to chapter

10.7:

Ökaryotik Promotor Bölge

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
The Eukaryotic Promoter Region

Languages

Share

Başlatıcı gen ekspresyonunun ana düzenleyicisidir;transkripsiyondan sorumlu enzim olan RNA polimeraz için ve RNA polimerazın bağlanmasını kolaylaştıran veya inhibe eden transkripsiyon faktörleri için bağlanma bölgelerini içerir. Başlatıcı bölgesi çoğunlukla regüle ettiği genin upstream yönünde yer alır. Sahip olduğu farklı yapısal özelliklerden biri olan kavisli yapısı, transkripsiyon düzenleyicileri bağlandığında bükülme kabiliyetine sahiptir;AT-zengini bölgelerin varlığından dolayı termodinamik stabilitesi düşüktür.Ökaryotlarda, bu transkripsiyon kontrol bölgesi prokaryotlardakinden daha karmaşıktır. Merkezi başlatıcıya ek olarak, ökaryotik genler, transkripsiyon faktörlerinin bağlanabileceği ilave birçok eşyanlı-düzenleyici diziye sahiptir. Prokaryotik RNA polimerazın, başlatıcıya bağlanması için bir sigma faktörü gerekirken, ökaryotik RNA polimerazlarda bunun gibi birçok düzenleyici gerekir.Ek olarak, ökaryotlarda ayrı başlatıcılara bağlanan üç farklı RNA polimeraz, farklı transkripsiyon düzenleyicileri gerektirir. Merkezi ökaryotik başlatıcıda bulunan birçok imza motifi, çeşitli kombinasyonlarda birlikte çalışarak, RNA polimerazın bağlanmasına olanak sağlar. TATA kutusu, organizmalar arasında yüksek oranda korunur.TATA kutuları genellikle, yüksek seviyede hücreye özgü ekspresyon gösteren genlerde bulunur;örneğin hücre farklılaşmasında rol oynayan proteinler gibi. Tetikleyici ve downstream yönde başlatıcı elemanlar, spesifik bir nükleotit modeline uyan dejenere dizilerden oluşur;ancak asıl dizileri değişiklik gösterebilir. Tetikleyici eleman, en yaygın başlatıcı motiftir.Tetikleyici transkripsiyonun bazal seviyelerinin korunmasına yardımcı olur ya da TATA kutusu ile birlikte çalışarak transkripsiyon faktörlerinin bağlanmasını artırır. Downstream başlatıcı eleman transkripsiyon başlangıç yerinin downstream yönünde bulunur ve başlangıçta TATA kutusuna sahip olmayan başlatıcılarda bulunmaktaydı. DPE, transkripsiyonu regüle etmek için genellikle tetikleyici elemanla birlikte çalışır.CpG adacıkları, DNA bölümlerinden oluşur;burada bir sitozinin ardından bir guanin gelir. CpG adacıkları genellikle housekeeping genlerini regüle eder;bu genler, sürekli olarak küçük miktarlarda eksprese edilir ve yüksek düzeyde transkripsiyon gerektirmez.

10.7:

Ökaryotik Promotor Bölge

Ökaryotik promotör bölgesi, bir genin yukarısında bulunan bir DNA segmentidir. Bir RNA polimeraz bağlanma bölgesi, bir transkripsiyon başlangıç bölgesi ve birkaç Cis-Düzenleyici sekans içerir.  Proksimal promotör bölgesi genin yakınında bulunur ve Cis-Düzenleyici sekanslara ve çekirdek promotöre sahiptir. Çekirdek promotörü, RNA polimeraz için bağlanma bölgesidir ve genellikle transkripsiyon başlangıç bölgesinden -35 ila +35 nükleotid arasında bulunur. Distal promotör bölgeleri, bir genden binlerce baz çifti uzakta olan Cis-Düzenleyici dizilerdir. Bir promotör bölgesinin uzunluğu genden gene önemli ölçüde değişebilir.

Çekirdek promotörü, genel transkripsiyon faktörlerinin RNA polimerazını bağlayabileceği ve işe alabileceği karakteristik motifler içerir.  TATA kutusu bulunan bir motiftir 25-30 transkripsiyon başlangıç sitesinden memba baz çiftleri. Yüksek A-T içeriği nedeniyle diğer promotör motiflerinden daha esnek ve daha az termodinamik olarak stabildir ve transkripsiyon makinelerinin verimli bir şekilde bağlanmasına izin verir. Belirli koşullarda, bu tür hücre farklılaşması sürecinde bu gen altında ifade yüksek düzeyde gerektiren bir gen bulundu. TATA kutusu genellikle B-tanıma elemanları olarak bilinen bir dizi kısa nükleotid motifi ile çevrilidir.  Transkripsiyon faktörü II B,  TATA kutusundaki transkripsiyon makinelerinin montajında yer alan önemli bir bileşen, bu B-elemanlarına bağlanır.

Dejenere yyanwyy * dizisinden oluşan başlatıcı eleman, transkripsiyon başlangıç bölgesini içerir.  Başlatıcı elemanın başka karakteristik motifi Mansaptır, mansap promotör elemanı olarak bilinen (DPE), dejenere dizisi rgwyvt oluşmaktadır. TATA kutusu ve DPE benzer gen türlerini düzenler ve bir ökaryotik promotör bir TATA kutusuna veya bir DPE'YE sahip olabilir. Başlatıcı eleman, transkripsiyonu düzenlemek için bir TATA kutusu veya DPE ile sinerjik olarak çalışabilir.

CpG Adaları, diğer gen türlerinin ekspresyonunu düzenleyen başka bir çekirdek promotör motifi türüdür,   küçük miktarlarda sabit ekspresyon gerektiren temizlik genleri gibi. CpG Adaları olarak adlandırılırlar çünkü sitozin ve ardından guanin bakımından yüksek diziler içerirler. “ p” C'yi g'ye bağlayan fosfodiester bağını temsil eder.cpg adalarının distal promotör bölgelerinde de meydana geldiği bilinmektedir.

* A veya G için R kodları; a veya T için W kodları; C veya T için Y kodları; A veya G veya C için V kodları;  ve dört tabandan herhangi biri için N kodları vardır.

Suggested Reading

  1. Alberts, Bruce, et al. Molecular Biology of the Cell. 6th ed. Garland Science, 2017. pp: 384-385
  2. Lodish, Harvey, et al. Molecular Cell Biology. 8th ed. W.H. Freeman and Company, 2016. pp: 371-372.
  3. Kiran, K., Ansari, S. A., Srivastava, R., Lodhi, N., Chaturvedi, C. P., Sawant, S. V., & Tuli, R. (2006). The TATA-box sequence in the basal promoter contributes to determining light-dependent gene expression in plants. Plant physiology, 142(1), 364–376. https://doi.org/10.1104/pp.106.084319
  4. Kanhere, A., & Bansal, M. (2005). Structural properties of promoters: similarities and differences between prokaryotes and eukaryotes. Nucleic acids research, 33(10), 3165–3175. https://doi.org/10.1093/nar/gki627
  5. Kutach, A. K., & Kadonaga, J. T. (2000). The downstream promoter element DPE appears to be as widely used as the TATA box in Drosophila core promoters. Molecular and cellular biology, 20(13), 4754–4764. https://doi.org/10.1128/mcb.20.13.4754-4764.2000
  6. Yella, V. R., & Bansal, M. (2017). DNA structural features of eukaryotic TATA-containing and TATA-less promoters. FEBS open bio, 7(3), 324–334. https://doi.org/10.1002/2211-5463.12166