Informatie

13.3: Eukaryote transcriptie Genregulatie - Biologie


Net als prokaryotische cellen vereist de transcriptie van genen in eukaryoten de werking van een RNA-polymerase om te binden aan een sequentie stroomopwaarts van een gen om transcriptie te initiëren. Transcriptiefactoren moeten eerst aan het promotorgebied binden en RNA-polymerase naar de plaats rekruteren om de transcriptie tot stand te brengen.

Bekijk het proces van transcriptie - het maken van RNA van een DNA-sjabloon:

Een YouTube-element is uitgesloten van deze versie van de tekst. Je kunt het hier online bekijken: pb.libretexts.org/biom1/?p=466

Promotor en de transcriptiemachines

Genen zijn georganiseerd om de controle van genexpressie gemakkelijker te maken. Het promotorgebied bevindt zich onmiddellijk stroomopwaarts van de coderende sequentie. Dit gebied kan kort zijn (slechts enkele nucleotiden lang) of vrij lang (honderden nucleotiden lang). Hoe langer de promotor, hoe meer ruimte voor eiwitten om te binden. Dit voegt ook meer controle toe aan het transcriptieproces. De lengte van de promotor is genspecifiek en kan sterk verschillen tussen genen. Bijgevolg kan het niveau van controle van genexpressie ook behoorlijk dramatisch verschillen tussen genen. Het doel van de promotor is om transcriptiefactoren te binden die de initiatie van transcriptie regelen.

Binnen het promotorgebied, net stroomopwaarts van de transcriptionele startplaats, bevindt zich de TATA-box. Deze doos is gewoon een herhaling van thymine- en adenine-dinucleotiden (letterlijk, TATA-herhalingen). RNA-polymerase bindt aan het transcriptie-initiatiecomplex, waardoor transcriptie kan plaatsvinden. Om transcriptie te initiëren, is een transcriptiefactor (TFIID) de eerste die bindt aan de TATA-box. Binding van TFIID werft andere transcriptiefactoren, waaronder TFIIB, TFIIE, TFIIF en TFIIH, aan de TATA-box. Zodra dit complex is samengesteld, kan RNA-polymerase binden aan zijn stroomopwaartse sequentie. Wanneer het samen met de transcriptiefactoren wordt gebonden, wordt RNA-polymerase gefosforyleerd. Hierdoor wordt een deel van het eiwit uit het DNA vrijgemaakt om het transcriptie-initiatiecomplex te activeren en wordt RNA-polymerase in de juiste oriëntatie geplaatst om de transcriptie te starten; DNA-buigend eiwit brengt de enhancer, die op een behoorlijke afstand van het gen kan zitten, in contact met transcriptiefactoren en mediatoreiwitten (Figuur 1).

Naast de algemene transcriptiefactoren kunnen andere transcriptiefactoren binden aan de promotor om gentranscriptie te reguleren. Deze transcriptiefactoren binden aan de promotors van een specifieke set genen. Het zijn geen algemene transcriptiefactoren die aan elk promotorcomplex binden, maar worden gerekruteerd tot een specifieke sequentie op de promotor van een specifiek gen. Er zijn honderden transcriptiefactoren in een cel die elk specifiek binden aan een bepaald DNA-sequentiemotief. Wanneer transcriptiefactoren aan de promotor net stroomopwaarts van het gecodeerde gen binden, wordt dit a . genoemd cis-werkend element, omdat het op hetzelfde chromosoom net naast het gen zit. Het gebied waaraan een bepaalde transcriptiefactor bindt, wordt de transcriptiefactorbindingsplaats genoemd. Transcriptiefactoren reageren op omgevingsstimuli die ervoor zorgen dat de eiwitten hun bindingsplaatsen vinden en de transcriptie van het benodigde gen initiëren.

Enhancers en transcriptie

In sommige eukaryote genen zijn er regio's die de transcriptie helpen verhogen of verbeteren. Deze regio's, versterkers genoemd, liggen niet noodzakelijk dicht bij de genen die ze versterken. Ze kunnen zich stroomopwaarts van een gen bevinden, in het coderende gebied van het gen, stroomafwaarts van een gen, of duizenden nucleotiden verwijderd zijn.

Enhancer-regio's zijn bindingssequenties, of plaatsen, voor transcriptiefactoren. Wanneer een DNA-buigend eiwit bindt, verandert de vorm van het DNA (Figuur 1). Deze vormverandering maakt de interactie mogelijk van de activatoren die zijn gebonden aan de versterkers met de transcriptiefactoren die zijn gebonden aan het promotorgebied en het RNA-polymerase. Terwijl DNA over het algemeen wordt afgebeeld als een rechte lijn in twee dimensies, is het eigenlijk een driedimensionaal object. Daarom kan een nucleotidesequentie die duizenden nucleotiden verwijderd is, zich omvouwen en een interactie aangaan met een specifieke promotor.

Genen uitschakelen: transcriptionele repressoren

Net als prokaryotische cellen hebben eukaryote cellen ook mechanismen om transcriptie te voorkomen. Transcriptionele repressors kunnen binden aan promotor- of enhancerregio's en transcriptie blokkeren. Net als de transcriptionele activatoren reageren repressoren op externe stimuli om de binding van activerende transcriptiefactoren te voorkomen.

leerdoelen

Om transcriptie te starten, moeten algemene transcriptiefactoren, zoals TFIID, TFIIH en andere, eerst binden aan de TATA-box en RNA-polymerase naar die locatie rekruteren. De binding van aanvullende regulerende transcriptiefactoren aan cis-werkende elementen zullen transcriptie verhogen of voorkomen. Naast promotorsequenties helpen versterkerregio's de transcriptie te vergroten. Enhancers kunnen stroomopwaarts, stroomafwaarts, binnen een gen zelf of op andere chromosomen zijn. Transcriptiefactoren binden aan versterkerregio's om transcriptie te verhogen of te voorkomen.

Oefenvragen

De binding van _________ is vereist om de transcriptie te starten.

  1. een eiwit
  2. DNA-polymerase
  3. RNA-polymerase
  4. een transcriptiefactor

[reveal-answer q=”670222″]Antwoord weergeven[/reveal-answer]
[verborgen antwoord a=”670222″]Antwoord c. De binding van RNA-polymerase is vereist om de transcriptie te starten.

[/verborgen-antwoord]

Wat zal het gevolg zijn van de binding van een transcriptiefactor aan een enhancer-regio?

  1. verminderde transcriptie van een aangrenzend gen
  2. verhoogde transcriptie van een ver verwijderd gen
  3. wijziging van de translatie van een aangrenzend gen
  4. initiatie van de rekrutering van RNA-polymerase

[reveal-answer q=”829037″]Antwoord weergeven[/reveal-answer]
[verborgen antwoord a=”829037″]Antwoord b. Verhoogde transcriptie van een ver verwijderd gen zal het gevolg zijn van de binding van een transcriptiefactor aan een versterkergebied.

[/verborgen-antwoord]

Een mutatie in het promotorgebied kan de transcriptie van een gen veranderen. Beschrijf hoe dit kan gebeuren.

[oefengebied rijen=”2″][/oefengebied]
[reveal-answer q=”332179″]Antwoord weergeven[/reveal-answer]
[hidden-answer a=”332179″]Een mutatie in het promotorgebied kan de bindingsplaats veranderen voor een transcriptiefactor die normaal bindt om de transcriptie te verhogen. De mutatie kan ofwel het vermogen van de transcriptiefactor om te binden verminderen, waardoor de transcriptie afneemt, of het kan het vermogen van de transcriptiefactor om te binden vergroten, waardoor de transcriptie toeneemt.

[/verborgen-antwoord]

Wat zou er kunnen gebeuren als een cel te veel van een activerende transcriptiefactor aanwezig had?

[oefengebied rijen=”2″][/oefengebied]
[reveal-answer q=”162780″]Antwoord weergeven[/reveal-answer]
[hidden-answer a=”162780″]Als er te veel van een activerende transcriptiefactor aanwezig zou zijn, zou de transcriptie in de cel toenemen. Dit kan leiden tot dramatische veranderingen in de celfunctie. [/verborgen antwoord]


Bekijk de video: Gene Regulation and the Order of the Operon (December 2021).