Reglarea exprimării genelor la eucariote în timpul transcrierii
Similar celulelor procariote, transcrierea genelor la eucariote necesită acțiunea unei ARN–polimeraze de a se lega de o secvență de ADN în amonte de o genă pentru a iniția transcrierea. Spre deosebire de celulele procariote, ARN–polimeraza eucariotă nu poate iniția transcrierea de una singură, ci are nevoie și de alte proteine numite factori de transcriere. Transcrierea eucariotă este reglată cu ajutorul a două tipuri de factori de transcriere: factori de transcriere generali (bazali), care se leagă de centrul regiunii promotoare pentru a facilita legarea ARN–polimerazei, și factori de transcriere specifici, care se leagă de diferite regiuni din afara centrului regiunii promotoare și interacționează cu proteinele din centrul regiunii promotoare pentru a spori sau a reduce activitatea polimerazei.
Promotorul de transcriere
Genele sunt organizate în așa fel încât să faciliteze controlul exprimării lor. Regiunea promotoare sau promotorul este situată în amonte de secvența de codificare, imediat lângă aceasta. Această regiune poate fi mai scurtă (câteva nucleotide) sau mai lungă (sute de nucleotide). Cu cât promotorul este mai lung, cu atât există mai mult spațiu disponibil pentru legarea proteinelor, ceea ce îmbunătățește controlul procesului de transcriere. Lungimea promotorului este o caracteristică a genei și poate diferi considerabil de la o genă la alta. În consecință, nivelul de control al exprimării genice poate diferi substanțial de la genă la genă. Scopul promotorului este de a lega factorii de transcriere care controlează inițierea acesteia. În centrul regiunii promotoare, la o distanță de 25 – 35 de nucleotide în amonte de locul de contact unde începe transcrierea, se află cutia TATA. Cutia TATA are secvența de consens 5’-TATAAA-3’. Cutia TATA este locul de contact al unui complex proteic numit TFIID, care conține o proteină ce se poate lega de TATA. Legarea TFIID de promotor are ca efect recrutarea mai multor factori de transcriere, printre care TFIIB, TFIIE, TFIIF și TFIIH. Unii dintre acești factori de transcriere ajută ARN–polimeraza să se lege de promotor iar alții ajută complexul de inițiere a transcrierii să se activeze.
Cutia TATA nu este singurul loc de contact gasit in promotori. Unii biologi preferă să restrângă intervalul promotorului eucariot la centrul regiunii promotoare sau locul de contact al polimerazei; ei identifică secțiunile de contact suplimentare drept elemente promotor-proximale deoarece ele se găsesc, de obicei, la câteva sute de perechi de baze în amonte de locul de contact unde începe transcrierea. Exemple de asemenea elemente sunt caseta CAAT, cu secvența de consens 5’-CCAAT-3’, și caseta GC, cu secvența de consens 5’-GGGCGG-3’. Factorii de transcriere specifici se leagă de aceste elemente promotor-proximale pentru a regla transcrierea genelor. O genă poate avea combinația ei proprie de locuri de contact corespunzătoare factorilor de transcriere specifici. Într-o celulă există sute de factori de transcriere, fiecare dintre aceștia legându-se într-un mod specific de un anumit șablon de secvență de ADN. Dacă factorii de transcriere se leagă de un promotor exact în amonte de gena codificată, atunci acel promotor este numit element cu acțiune cis deoarece este situat pe același cromozom, chiar lângă genă. Factorii de transcriere răspund la stimulii de mediu care determină proteinele să își identifice locurile de contact și să inițieze transcrierea genei care este necesară.
Amplificatorii de transcriere
Unele gene eucariote prezintă niște regiuni auxiliare care contribuie la sporirea sau amplificarea transcrierii. Regiunile de amplificare sau amplificatorii nu sunt situate totdeauna în apropierea genelor a căror transcriere o intensifică. Ele pot fi localizate în amonte de gena afectată, în regiunea de codificare a genei, în aval de genă, sau uneori la mii de nucleotide distanță de genă. Amplificatorii sunt secvențe de contact sau legare pentru factorii de transcriere specifici. Atunci când un factor de transcriere proteic se leagă de regiunea sa de amplificare, forma proteinei se modifică, permițându-i să interacționeze cu proteinele din regiunea sa promotoare. Dar, deoarece amplificatorul poate fi situat la distanță de promotor, ADN-ul trebuie să se îndoaie pentru a permite proteinelor din cele două regiuni să intre în contact. Proteinele de curbare a ADN-ului au rolul de a îndoi ADN-ul și de a aduce împreună regiunile amplificatoare și promotoare (Figura 8.6). Ca urmare a acestei schimbări de formă, proteinele activatoare specifice legate de amplificatori interacționează cu factorii generali de transcriere legați de ARN–polimeraza.
Fiecare amplificator este alcătuit din secvențe scurte de ADN numite elemente de control distal. Activatorii legați de elementele de control distal interacționează cu proteinele mediatoare și cu factorii de transcriere. Două gene diferite pot avea același promotor și elemente de control distal diferite, ceea ce duce la o exprimare genică diferențiată.
Figura 8.6: Interacțiunea proteinelor în regiunile promotoare și amplificatoare.
Reducerea la tăcere a genelor: represorii de transcriere
Similar celulelor procariote, celulele eucariote au mecanisme de prevenire a transcrierii. Represorii de transcriere se pot lega de regiunea promotoare sau de regiunea amplificatoare pentru a bloca transcrierea. Similar activatorilor de transcriere, represorii răspund la stimuli externi pentru a împiedica legarea factorilor de transcriere activatori.