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TATA ボックスの謎: 遺伝子転写の魔法はどうやって始まるのか?
分子生物学では、TATA ボックスはゴールドバーグ・ホグネス ボックスとも呼ばれ、古細菌および真核生物の遺伝子のコアプロモーター領域に位置する DNA 配列です。これは非コード DNA 配列であると考えられており、制御要素として機能するようです。この名前は、コンセンサス配列内にアデニル酸 (A) とチミジン (T) が繰り返し出現することに由来しています。 TATA ボックスの発見は、1980 年代のデイビッド・ホグネスとマイケル・ゴールドバーグの研究に関連しており、彼らはマウスのゲノム配列を解析する際にこの構造を初めて特定しました。 TATA ボックスは、1978 年に真核生物プロモーターの構成要素として初めて特定されて以来、遺伝子転写において極めて重要な役割を果たしてきました。
転写の開始は通常 TATA ボックスで起こるため、TATA ボックスは転写メカニズムにおいて重要なリンクとなります。
RNA ポリメラーゼ II による遺伝子転写は、エンハンサーやサイレンサーなどの長距離調節要素によって調節されるコアプロモーターに依存します。適切な転写調節がなければ、真核生物は環境に適切に反応することができません。 TATA ボックスの開始の順序とメカニズムに応じて、挿入、欠失、点突然変異などの変異が表現型の変化を引き起こしたり、病気を引き起こしたりする可能性があります。 TATA ボックス変異に関連する疾患には、胃がん、小脳脊髄運動失調症、ハンチントン病、失明、β-サラセミアなどがあります。
歴史
発見
TATA ボックスは、1978 年にアメリカの生化学者デビッド・ホグネスによって初めて特定されました。ホグネスは、スイスのバーゼル大学で大学院生のマイケル・ゴールドバーグと共同研究中にこの配列を発見しました。研究チームは主にショウジョウバエ、哺乳類、ウイルスの遺伝子のプロモーター配列を分析した。 TATA ボックスは、RNA ポリメラーゼ II によって転写されるタンパク質コード遺伝子に存在します。
進化の歴史
TATA ボックスに関する研究のほとんどは、酵母、ヒト、ショウジョウバエのゲノムに焦点を当てていますが、同様の要素は古細菌や古代の真核生物にも見つかっています。古細菌種では、プロモーターには転写開始部位の約 24 塩基対上流に位置する AT に富む配列が含まれています。もともと Box A と呼ばれていたこの配列は、現在では古細菌の TATA 結合タンパク質 (TBP) の相同体と相互作用することが知られています。
特徴
場所
TATA ボックスはプロモーター配列内の特定の位置にあり、その基本的な位置は生物によって異なります。真核生物では、TATA ボックスは転写開始部位の上流約 25 ～ 30 塩基対に位置しますが、酵母では転写開始部位の上流 40 ～ 100 塩基対の間で変化することがあります。最近の研究では、アクチン細胞骨格と収縮装置をコードする遺伝子の 40% に、コアプロモーター内に TATA ボックスが含まれていることが示されています。
機能
TATA ボックスは転写プロセスにおいて重要な役割を果たします。これは、真核生物における転写を開始する最初のステップである、開始前複合体の形成のための主要な場所です。転写は、多サブユニット転写因子 II D (TFIID) が TATA ボックスに結合すると開始されます。 TATA 結合タンパク質 (TBP) は、その反平行 β セグメントを介して生体高分子に結合し、DNA を曲げて DNA の巻き戻しを引き起こします。
TBP が TATA ボックスに結合すると、他の転写因子と RNA ポリメラーゼ II の結合が促進され、転写が効果的に開始されます。
特定の細胞タイプまたは特定のプロモーターでは、TBP はいくつかの TBP 関連因子に置き換えられることがあります。これらの因子と TATA ボックスの相互作用は遺伝子転写に影響を与えます。さらに、エンハンサーなどの長距離調節要素はプロモーター活性を高めることができ、サイレンサーはプロモーター活性を抑制することができます。
突然変異
TATA ボックスの変異は、欠失や挿入から点変異まで多岐にわたり、その影響は変異する遺伝子によって異なります。これらの変異は TBP の結合能力を変化させ、表現型に影響を及ぼすと考えられます。
臨床的意義テクノロジー
多くの研究は in vitro で行われ、リアルタイムの細胞挙動ではなく予測しか提供できません。しかし、最近の研究では、TATA ボックスの役割を理解する上で重要な、生体内での TATA 結合活性が検出されました。
がん治療科学者が癌特有の分子標的を探索する中で、TATA 結合モチーフが注目されるようになりました。たとえば、特定の薬剤は DNA-TBP 複合体を特異的に標的とし、それによって転写開始をダウンレギュレーションすることができ、これが癌治療に新たなアイデアをもたらします。
遺伝子転写のこの豊かな世界において、TATA ボックスの役割は間違いなく無視できないものです。どのようにして遺伝子発現を正確に制御し、生物の環境への適応を促進するのでしょうか?
