Chapter 10: Gene Expression

Back to chapter

10.11:

Kombinasyonel Gen Kontrolü

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

Combinatorial Gene Control

Previous Video
10.10: Eukaryotic Transcription Inhibitors

Next Video
10.12: Induced Pluripotent Stem Cells

Languages

Share

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

Çoğu genin ekspresyonu birden fazla transkripsiyon faktörü tarafından regüle edilir ve farklı protein kombinasyonları kullanılarak birçok gen açılır ve kapatılır. Bu kombinatoryal gen kontrolü, ökaryotların transkripsiyonu tam olarak kontrol etmelerine olanak sağlar. Kombinatoryal gen kontrolü, bir genin transkribe edilip edilmeyeceğini ve transkripsiyon verimliliğini regüle eder.X geninin transkripsiyonunu etkileyen A, B ve C olmak üzere üç transkripsiyon faktörü olduğunu düşünelim. A yoksa, X geni transkribe edilmeyecektir. C yoksa, X geni transkribe edilmeyecektir.B yoksa, transkripsiyon verimliliği düşecektir. Bu nedenle, X geninin yüksek düzeyde transkripsiyonu için her üç regülatörün kombinasyonu gereklidir. Bir transkripsiyon regülatörü birçok genin regülasyonunda rol alabilir.B ve C ile birlikte A, X geninin transkripsiyonuna neden olur;ancak A, başka bir transkripsiyon faktörü olan D ile birlikte, farklı bir gen olan Y’nin transkripsiyonunu tetikleyebilir. Bu, birkaç transkripsiyon faktörünün çok sayıda geni regüle etmesine izin verir. Transkripsiyon faktörleri farklı ailelere ayrılır ve aynı aileden diğer proteinlerle veya farklı ailelerden proteinlerle sinerji içerisinde işlev görebilir.Pou ailesine ait transkripsiyon faktörleri, housekeeping’den hücre farklılaşmasına kadar çeşitli işlevlere sahip genleri regüle eder. Bununla birlikte, bu ailede çok az sayıda protein vardır;insanlarda bu sayı sadece 15’tir. Farklı işlevlerini yerine getirme kabiliyetleri, farklı ailelerden diğer transkripsiyon faktörleriyle koordinasyonlarına bağlıdır.Kombinatoryal gen kontrolü, farklılaşmış hücrelerin in vitro olarak yeniden programlanması için gereklidir. Somatik hücrelerde, Eki-4, Sox-2, Klf-4 ve c-Myc transkripsiyon faktörlerinin ekspresyonu, kök hücrelere dönüşümü tetikleyebilir. İlk üç proteinden herhangi birinin yokluğunda, yeniden programlama gerçekleşmez.Ve c-Myc’nin yokluğu, düşük verimlilikte yeniden programlamaya neden olur. Uyarılmış pluripotent kök hücrelerin oluşumu için dört faktörün tümünün kombinatoryal kontrolü gereklidir.

10.11:

Kombinasyonel Gen Kontrolü

Kombinatoryal gen kontrolü, tek bir genin ekspresyonunu düzenlemek için çeşitli transkripsiyonel faktörlerin sinerjik etkisidir. Bu faktörlerden bir veya daha fazlasının olmaması, gen ekspresyonu veya baskı seviyesinde önemli bir farklılığa yol açabilir.

30.000'den fazla genin ekspresyonu yaklaşık 2000-3000 transkripsiyon faktörü tarafından kontrol edilir. Bu, tek bir transkripsiyon faktörünün birden fazla düzenleyici diziyi tanıyabilmesi nedeniyle mümkündür. Gen ekspresyonundaki özgüllük, farklı genlerin ekspresyonunu düzenlemek için çeşitli kombinasyonlarda birbirleriyle çalışan bu proteinler yoluyla gerçekleşir.

Kombinatoryal gen kontrolü birkaç farklı mekanizma ile gerçekleşir. Mayada üç farklı mekanizma tanımlanmıştır. Bekleme aktive edici sistemde, bir genin ekspresyonunu düzenlemek için gereken tüm transkripsiyon faktörleri DNA'ya bağlanır ve sadece bir sinyal aldıklarında transkripsiyonu aktive eder. Örneğin, hücre döngüsünün geç G1 fazında ihtiyaç duyulan genleri düzenleyen transkripsiyon faktörleri, erken G1'de hedef genlerinin düzenleyici bölgesine bağlanır. Bununla birlikte, transkripsiyonu sadece geç G1 fazında bir siklin-protein kinaz aktive edildiğinde indükler.

Ortak faz kombinatoryal kontrolünde, öncelikle hücre döngüsünün belirli bir fazı için gerekli olan transkripsiyon faktörleri, hücre döngüsü boyunca düzenleyici diziye bağlı kalır ve diğer fazlar sırasında genlerin düzenlenmesinde işbirliği içinde yer alır. Örneğin, SBF ve Fkh2, esas olarak sırasıyla G1 ve G2 fazlarında eksprese edilmesi gereken genlerin düzenlenmesinde rol oynayan iki transkripsiyon faktörüdür. Bununla birlikte, S fazında eksprese edilmesi gereken bazı temel genler, SBF ve Fkh2'nin kombine etkisi ile de düzenlenir.

Ortak işlem kombinasyonu, farklı hücresel işlemlerin düzenlenmesi için diğer transkripsiyon faktörlerinin farklı kombinasyonları tarafından desteklenen tek bir transkripsiyon faktörünün kullanılmasını içerir. Örneğin, hücre döngüsünün G1 fazında ihtiyaç duyulan genlerin ekspresyonunu düzenleyen transkripsiyon faktörleri, farklı bir regülatör seti ile birlikte çiftleşme süreci için gerekli olan genlerin düzenlenmesine de katılır.

Suggested Reading

Reményi, A., Schöler, H. R., & Wilmanns, M. (2004). Combinatorial control of gene expression. Nature structural & molecular biology, 11(9), 812-815.
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.
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
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.

Tags

Combinatorial Gene Control Transcription Factors Gene Regulation Transcriptional Efficiency Transcriptional Regulators Gene Transcription Synergistic Function POU Family Protein Families