Back to chapter

10.13:

Π“Π»Π°Π²Π½Ρ‹Π΅ рСгуляторы транскрипции

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
Master Transcription Regulators

Languages

Share

ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎ слоТных ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΡ‡Π½Ρ‹Ρ… процСссов ΡƒΠΏΡ€Π°Π²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ с ΠΏΠΎΠΌΠΎΡ‰ΡŒΡŽ Π½Π΅ΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΈΡ… ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π΅Π²Ρ‹Ρ… транскрипционных Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ², извСстных ΠΊΠ°ΠΊ мастСр рСгуляторы транскрипции. Π­Ρ‚ΠΈ Π³Π»Π°Π²Π½Ρ‹Π΅ рСгуляторы ΠΏΡ€ΠΎΠ΄Π²ΠΈΠ³Π°ΡŽΡ‚ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΏΡ€Π΅ΠΏΡΡ‚ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚ транскрипции Π³Ρ€ΡƒΠΏΠΏ Π³Π΅Π½ΠΎΠ², Ρ‚Π°ΠΊΠΈΡ…, ΠΊΠ°ΠΊ Ρ‚Π΅, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ Ρ‚Ρ€Π΅Π±ΡƒΡŽΡ‚ΡΡ для Π΄ΠΈΡ„Ρ„Π΅Ρ€Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Ρ†ΠΈΠΈ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠΈ. Π­Ρ‚ΠΈ Π²Π°ΠΆΠ½Ρ‹Π΅ Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠΎΠ½ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ Π½Π°ΠΏΡ€ΡΠΌΡƒΡŽ ΠΈΠ»ΠΈ косвСнно Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΡΠΊΡΠΏΡ€Π΅ΡΡΠΈΡŽ Π³Π΅Π½Π°.ΠœΠ°ΡΡ‚Π΅Ρ€-рСгуляторы транскрипции ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π½Π°ΠΏΡ€ΡΠΌΡƒΡŽ ΡΠ²ΡΠ·Ρ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ Π² цис-рСгуляторными ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΠΈ для управлСния транскрипциСй нСсколько Π³Π΅Π½ΠΎΠ², Π·Π°ΠΌΠ΅ΡˆΠ°Π½Π½Ρ‹Ρ… Π² ΡΠΎΠΎΡ‚Π²Π΅Ρ‚ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΡ… ΠΎΡ‚Π²Π΅Ρ‚Π°Ρ… ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΠΊ. MyoD транскрипционный рСгулятор-мастСр трСбуСтся для диффСрСнциация ΠΌΡ‹ΡˆΠ΅Ρ‡Π½Ρ‹Ρ… ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΠΊ. Он связываСтся с цис-рСгуляторной ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΡŒΡŽ сотСн Π³Π΅Π½ΠΎΠ², ΡƒΡ‡Π°ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΡ… Π² Ρ€Π°Π·Π²ΠΈΡ‚ΠΈΠΈ ΠΌΡ‹ΡˆΡ†, Π²ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π°Ρ Ρ‚ΡΠΆΡ‘Π»ΡƒΡŽ Ρ†Π΅ΠΏΡŒ ΠΌΠΈΠΎΠ·ΠΈΠ½Π°, ΠΌΠΎΡ‚ΠΎΡ€Π½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΏΡ€ΠΎΡ‚Π΅ΠΈΠ½Π°, Π½Π°ΠΉΠ΄Π΅Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ Π² ΠΌΡ‹ΡˆΡ†Π°Ρ…, ΠΈ дСсмина, спСцифичного для ΠΌΡ‹ΡˆΡ† Ρ„ΠΈΠ»Π°ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°-ΠΌΠ΅Π΄ΠΈΠ°Ρ‚ΠΎΡ€Π°.ΠžΡΠ½ΠΎΠ²Π½Ρ‹Π΅ рСгуляторы транскрипции, Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π΄Π΅ΠΉΡΡ‚Π²ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ косвСнно ΡΠ²ΡΠ·Ρ‹Π²Π°ΡΡΡŒ с цис-рСгуляторными ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΡΠΌΠΈ, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ ΠΊΠΎΠ½Ρ‚Ρ€ΠΎΠ»ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‚ производство Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΡ… Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ² транскрипции. MyoD связываСтся с рСгуляторными ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΡΠΌΠΈ, ΠΈ это Π²Ρ‹Π·Ρ‹Π²Π°Π΅Ρ‚ Π²Ρ‹Ρ€Π°ΠΆΠ΅Π½ΠΈΠ΅ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠ΅ Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ² транскрипции, Π½Π°ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€, спСцифичный для ΠΌΠΈΠΎΡ†ΠΈΡ‚ΠΎΠ² энхансСр Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€-2, Ρ‚ΠΎ Π΅ΡΡ‚ΡŒ Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‰ΠΈΠΉ Π΄ΠΎΠΏΠΎΠ»Π½ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ Π³Π΅Π½Ρ‹, Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΡ‹Π΅ для развития ΠΈ Ρ€Π΅ΠΌΠΎΠ½Ρ‚Π° ΠΌΡ‹ΡˆΠ΅Ρ‡Π½ΠΎΠΉ Ρ‚ΠΊΠ°Π½ΠΈ. ΠœΠ°ΡΡ‚Π΅Ρ€-рСгуляторы часто Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π°ΡŽΡ‚ вмСстС для продвиТСния Π΄ΠΈΡ„Ρ„Π΅Ρ€Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Ρ†ΠΈΠΈ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠΈ.Π“Π»Π°Π²Π½Ρ‹Π΅ рСгуляторы Oct4 ΠΈ Sx2 Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π°ΡŽΡ‚ вмСстС Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΡΠΊΡΠΏΡ€Π΅ΡΡΠΈΡŽ ZFP-206. Π­Ρ‚ΠΎΡ‚ Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€ транскрипции Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΠΎ Π²Ρ‹Ρ€Π°Π·ΠΈΡ‚ΡŒ Π² Π²Ρ‹ΡΡˆΠ΅ΠΉ стСпСни Π² ΡΠΌΠ±Ρ€ΠΈΠΎΠ½Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΌ стволС ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΠΊ ΠΌΡ‹ΡˆΠ΅ΠΉ ΠΈ людСй, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ Π΄ΠΈΡ„Ρ„Π΅Ρ€Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Ρ†ΠΈΡŽ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΠΊ. Аналогично, вмСстС, PPAR-gamma И C/EBP-Π°Π»ΡŒΡ„Π°-Π²Ρ‹Π·Π²Π°ΡŽΡ‚ Ρ€Π°Π·Π²ΠΈΡ‚ΠΈΠ΅ Π°Π΄ΠΈΠΏΠΎΡ†ΠΈΡ‚ΠΎΠ² ΠΈΠ»ΠΈ ΠΆΠΈΡ€Π½Ρ‹Ρ… ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΠΊ, ΡΠ²ΡΠ·Ρ‹Π²Π°ΡΡΡŒ с сайтами цис-рСгулирования Π±Π΅Π»ΠΊΠΎΠ², спСцифичных для Π°Π΄ΠΈΠΏΠΎΡ†ΠΈΡ‚ΠΎΠ².ΠšΡ€ΠΎΠΌΠ΅ Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ, PPAR-gamma ΠΈ C/EBP-ALPHA, ΠΊΠ°ΠΆΠ΄Ρ‹ΠΉ, связываСтся Π² сайтом рСгуляции транскрипции Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠ³ΠΎ Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€Π°, создавая ΠΏΠ΅Ρ‚Π»ΡŽ ΠΏΠΎΠ»ΠΎΠΆΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΎΡ‚Π·Ρ‹Π²Π° для увСличСния транскрипции Π²ΠΎ врСмя Π΄ΠΈΡ„Ρ„Π΅Ρ€Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Ρ†ΠΈΠΈ.

10.13:

Π“Π»Π°Π²Π½Ρ‹Π΅ рСгуляторы транскрипции

Π“Π»Π°Π²Π½Ρ‹Π΅ рСгуляторы транскрипции – это рСгуляторныС Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ прСимущСствСнно ΠΎΡ‚Π²Π΅Ρ‡Π°ΡŽΡ‚ Π·Π° Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½ΠΈΠ΅ экспрСссии Π½Π΅ΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΈΡ… Π³Π΅Π½ΠΎΠ². Часто эти Π³Π΅Π½Ρ‹ Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π°ΡŽΡ‚ совмСстно, управляя  слоТным процСссом. Активация Π³Π»Π°Π²Π½ΠΎΠ³ΠΎ рСгулятора транскрипции ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ привСсти ΠΊ каскаду Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π°Ρ†ΠΈΠΉ транскрипции, Π½Π΅ΠΎΠ±Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΠΌΡ‹Ρ… для Ρ‚Π°ΠΊΠΎΠ³ΠΎ Ρ€Π΅Π·ΡƒΠ»ΡŒΡ‚Π°Ρ‚Π°. Π­Ρ‚ΠΈ рСгуляторы ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π½Π°ΠΏΡ€ΡΠΌΡƒΡŽ ΡΠ²ΡΠ·Ρ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ с рСгуляторными ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΡΠΌΠΈ Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Ρ… задСйствованных Π³Π΅Π½ΠΎΠ², ΠΈΠ»ΠΈ ΠΎΠ½ΠΈ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ косвСнно Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ Ρ‚Ρ€Π°Π½ΡΠΊΡ€ΠΈΠΏΡ†ΠΈΡŽ ΠΏΡƒΡ‚Π΅ΠΌ связывания с рСгуляторными ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΡΠΌΠΈ Π΄ΠΎΠΏΠΎΠ»Π½ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… рСгуляторов транскрипции ΠΈ ΠΈΠ½Π΄ΡƒΡ†ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈΡ… производство. ЭкспрСссия ΠΎΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π΅Π½Π½ΠΎΠ³ΠΎ Ρ„Π΅Π½ΠΎΡ‚ΠΈΠΏΠ° Π² ΠΎΡ€Π³Π°Π½ΠΈΠ·ΠΌΠ΅ часто находится ΠΏΠΎΠ΄ ΠΊΠΎΠ½Ρ‚Ρ€ΠΎΠ»Π΅ΠΌ ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ³ΠΎ ΠΈΠ»ΠΈ Π΄Π²ΡƒΡ… Π³Π»Π°Π²Π½Ρ‹Ρ… рСгуляторов транскрипции. Π—Π½Π°Ρ‡ΠΈΠΌΠΎΡΡ‚ΡŒ этих рСгуляторов Π² Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠΎΠ½ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π½ΠΈΠΈ ΠΎΡ€Π³Π°Π½ΠΈΠ·ΠΌΠΎΠ² ΠΈ экспрСссии патологичСских Ρ„Π΅Π½ΠΎΡ‚ΠΈΠΏΠΎΠ² Π΄Π΅Π»Π°Π΅Ρ‚ ΠΈΡ… ΠΈΠ΄Π΅Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌΠΈ мишСнями для исслСдований ΠΏΡ€ΠΈ Ρ€Π°Π·Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚ΠΊΠ΅ лСкарств.

MEF2C – Π³Π»Π°Π²Π½Ρ‹ΠΉ рСгулятор транскрипции, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ Π² основном ΠΎΡ‚Π²Π΅Ρ‡Π°Π΅Ρ‚ Π·Π° Ρ€Π°Π·Π²ΠΈΡ‚ΠΈΠ΅ Ρ€Π°ΠΊΠ° Π³Ρ€ΡƒΠ΄ΠΈ. Он ΠΏΡ€ΠΈΠ½Π°Π΄Π»Π΅ΠΆΠΈΡ‚ ΠΊ сСмСйству Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ² транскрипции Mef2, отвСтствСнных Π·Π° Π΄ΠΈΡ„Ρ„Π΅Ρ€Π΅Π½Ρ†ΠΈΡ€ΠΎΠ²ΠΊΡƒ ΠΈ Ρ€Π°Π·Π²ΠΈΡ‚ΠΈΠ΅ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΠΊ. Π•ΡΡ‚ΡŒ нСсколько Ρ…Π°Ρ€Π°ΠΊΡ‚Π΅Ρ€Π½Ρ‹Ρ… особСнностСй MEF2C, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ Π΄Π΅ΠΌΠΎΠ½ΡΡ‚Ρ€ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‚ Π΅Π³ΠΎ Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΡŽ Π² качСствС Π³Π»Π°Π²Π½ΠΎΠ³ΠΎ рСгулятора транскрипции.  Он состоит ΠΈΠ· Π΄Π²ΡƒΡ… Π”ΠΠš-ΡΠ²ΡΠ·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‰ΠΈΡ… Π΄ΠΎΠΌΠ΅Π½ΠΎΠ² – Mef2 ΠΈ MADS-бокс. Π”ΠΎΠΌΠ΅Π½ Mef2 извСстСн своими функциями связывания Π”ΠΠš с высоким сродством ΠΈ Π΄ΠΈΠΌΠ΅Ρ€ΠΈΠ·Π°Ρ†ΠΈΠΈ. MEF2C Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ ΠΈΠΌΠ΅Π΅Ρ‚ сайты связывания для TEAD1, корСгулятора, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ ΠΎΡ‚Π²Π΅Ρ‡Π°Π΅Ρ‚ Π·Π° усилСниС транскрипции; MAPK7, Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€Π° транскрипции, Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‰Π΅Π³ΠΎ ΠΏΡ€ΠΎΠ»ΠΈΡ„Π΅Ρ€Π°Ρ†ΠΈΡŽ ΠΈ Π΄ΠΈΡ„Ρ„Π΅Ρ€Π΅Π½Ρ†ΠΈΡ€ΠΎΠ²ΠΊΡƒ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΠΊ; EP300, Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€Π° транскрипции, ΡƒΡ‡Π°ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‰Π΅Π³ΠΎ Π² рСгуляции роста ΠΈ дСлСния ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΠΊ; ΠΈ Π½Π΅ΡΠΊΠΎΠ»ΡŒΠΊΠΈΡ… гистоновых Π΄Π΅Π°Ρ†Π΅Ρ‚ΠΈΠ»Π°Π·, Ρ‚Π°ΠΊΠΈΡ… ΠΊΠ°ΠΊ HDAC4, HDAC7 ΠΈ HDAC9.

Π­ΠΊΡΠΏΠ΅Ρ€ΠΈΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ Π°Π½Π°Π»ΠΈΠ· ΠΏΠΎΠΊΠ°Π·Π°Π», Ρ‡Ρ‚ΠΎ MEF2C ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π½Π°ΠΏΡ€ΡΠΌΡƒΡŽ Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΈΠ΅ Π³Π΅Π½Ρ‹, отвСтствСнныС Π·Π° ΠΎΠ½ΠΊΠΎΠ³Π΅Π½Π½Ρ‹ΠΉ Ρ„Π΅Π½ΠΎΡ‚ΠΈΠΏ.  Он Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ косвСнно Ρ€Π΅Π³ΡƒΠ»ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ Ρ„Π΅Π½ΠΎΡ‚ΠΈΠΏ, активируя Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠ΅ Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ транскрипции: 1896 Π³Π΅Π½ΠΎΠ² ΠΈ 2156 рСгуляторных взаимодСйствий Π²Ρ‚ΠΎΡ€ΠΎΠ³ΠΎ порядка, Π° Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ 5852 Π³Π΅Π½Π° ΠΈ 18801 взаимодСйствий Ρ‚Ρ€Π΅Ρ‚ΡŒΠ΅Π³ΠΎ порядка.

Suggested Reading

  1. Hernández-Lemus, E., Baca-López, K., & Tovar, H. (2015). What makes a transcriptional master regulator? A systems biology approach. Frontiers in Pharmacology, 9, 697.
  2. Chan, S. S., & Kyba, M. (2013). What is a Master Regulator?. Journal of stem cell research & therapy, 3, 114.
  3. Hernández-Lemus, E., Baca-López, K., Lemus, R., & García-Herrera, R. (2015). The role of master regulators in gene regulatory networks. arXiv preprint arXiv:1511.09367.