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10.11:

Controle de Gene Combinatório

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Molecular Biology
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Combinatorial Gene Control

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A expressão da maioria dos genes é regulada por mais de um fator de transcrição, com muitos genes sendo ligados ou desligados usando combinações de diferentes de proteínas. Este controlo genético combinatório permite que as eucariotas controlem com precisão a transcrição. O controle combinatório do gene pode regular se um gene é transcrito, bem como sua eficiência transcricional.Considere três fatores da transcrição, A, B, e C, que afetam a transcrição de um gene X.Se A está ausente, o gene X não será transcrito. Se C estiver ausente, o gene X não será transcrito. E se B está ausente, a eficiência transcricional diminuirá.Portanto, a combinação de todos os três reguladores é necessária para altos níveis de transcrição do gene X.Um regulador transcricional pode participar da regulação de múltiplos genes. A junto com B e C causou a transcrição do gene X, mas A junto com outro fator de transcrição D, pode estimular a transcrição de um gene diferente, 00:01-12.010.00:01:14.680 isso permite que alguns fatores de transcrição regulem um grande número de genes. Os fatores da transcrição são classificados em diferentes famílias e podem funcionar sinergicamente, ou com outras proteínas da mesma família ou com aquelas das famílias diferentes.Fatores da transcrição que pertencem à família de Pou regule genes com uma variedade de funções, variando da limpeza à diferenciação da célula. No entanto, existem poucas proteínas nesta família com apenas 15 em humanos. Sua habilidade de executar suas diversas funções depende de sua coordenação com outros fatores de transcrição de famílias diferentes.O controle combinatório dos genes é necessário in vitro para reprogramação de células diferenciadas. A expressão dos fatores de transcrição Out-4, Sox-2, Klf-4, e C-myc em células somáticas podem desencadear a conversão em células tronco. A reprogramação não ocorre na ausência de qualquer das três primeiras proteínas.E a ausência de c-myc resulta em baixa eficiência de reprogramação. O controle combinatório de todos os quatro fatores é necessário para a formação de células estaminais pluripotentes induzidas.

10.11:

Controle de Gene Combinatório

O controlo genético combinatorial é a ação sinérgica de vários factores transcricionais para regular a expressão de um único gene. A ausência de um ou mais desses factores pode levar a uma diferença significativa no nível de expressão ou repressão do gene.

A expressão de mais de 30.000 genes é controlada por aproximadamente 2000-3000 factores de transcrição. Isto é possível porque um único factor de transcrição pode reconhecer mais do que uma sequência de regulação. A especificidade na expressão genética ocorre através dessas proteínas a trabalharem umas com as outras em várias combinações para regular a expressão de genes diferentes. 

O controlo genético combinatorial ocorre através de vários mecanismos diferentes. Em levedura, três mecanismos diferentes foram descritos. No sistema de espera-ativação, todos os factores de transcrição necessários para regular a expressão de um gene ligam-se ao DNA e ativam a transcrição apenas quando recebem um sinal. Por exemplo, os factores de transcrição que regulam os genes necessários na fase G1 tardia do ciclo celular ligam-se ao local de regulação dos seus genes-alvo no início de G1. No entanto, induzem a transcrição somente quando uma proteína quinase ciclina é ativada na fase G1 tardia. 

No controlo combinatorial de fase conjunto, os factores de transcrição necessários principalmente para uma fase específica do ciclo celular permanecem ligados à sequência de regulação ao longo do ciclo celular e participam cooperativamente na regulação dos genes durante outras fases. Por exemplo, SBF e Fkh2 são dois factores de transcrição que estão envolvidos principalmente na regulação de genes que precisam ser expressos nas fases G1 e G2, respectivamente. No entanto, certos genes essenciais que precisam ser expressos na fase S também são regulados pela ação combinada de SBF e Fkh2.

A combinação de processo conjunto envolve o uso de um único factor de transcrição auxiliado por diferentes combinações de outros factores de transcrição para a regulação de diferentes processos celulares. Por exemplo, os factores de transcrição que regulam a expressão dos genes necessários na fase G1 do ciclo celular também participam da regulação dos genes necessários para o processo de acasalamento em associação com um conjunto diferente de reguladores.

Suggested Reading

  1. Reményi, A., Schöler, H. R., & Wilmanns, M. (2004). Combinatorial control of gene expression. Nature structural & molecular biology, 11(9), 812-815.
  2. Qi, H., & Pei, D. (2007). The magic of four: induction of pluripotent stem cells from somatic cells by Oct4, Sox2, Myc and Klf4. Cell research, 17(7), 578-580.
  3. Godini, R., & Fallahi, H. (2019). Dynamics changes in the transcription factors during early human embryonic development. Journal of cellular physiology, 234(5), 6489–6502. https://doi.org/10.1002/jcp.27386
  4. Kato, M., Hata, N., Banerjee, N., Futcher, B., & Zhang, M. Q. (2004). Identifying combinatorial regulation of transcription factors and binding motifs. Genome biology, 5(8), R56.