Language
Country/Area
No result found
Тайна ТАТА-бокса: как он запускает магию транскрипции генов?
В молекулярной биологии ТАТА-бокс, также известный как бокс Голдберга-Хогнесса, представляет собой последовательность ДНК, расположенную в центральной промоторной области генов у архей и эукариот. Считается, что это некодирующая последовательность ДНК, которая, по-видимому, действует как регуляторный элемент. Название происходит от повторяющегося появления аденилата (А) и тимидина (Т) в его консенсусной последовательности. Открытие ТАТА-бокса связано с исследованиями Дэвида Хогнесса и Майкла Голдберга в 1980-х годах, которые впервые определили эту структуру при анализе последовательности генома мыши. С тех пор как в 1978 году TATA-бокс был впервые идентифицирован как компонент эукариотических промоторов, он играет ключевую роль в транскрипции генов.
Инициация транскрипции обычно происходит в ТАТА-боксе, что делает ТАТА-бокс важным звеном в механизме транскрипции.
Транскрипция гена РНК-полимеразой II зависит от основного промотора, регулируемого дальнодействующими регуляторными элементами, такими как энхансеры и сайленсеры. Без надлежащей регуляции транскрипции эукариотические организмы не могут адекватно реагировать на окружающую среду. В зависимости от последовательности и механизма инициации ТАТА-бокса такие мутации, как вставки, делеции и точечные мутации, могут приводить к фенотипическим изменениям или даже вызывать заболевания. Заболевания, связанные с мутациями TATA-бокса, включают рак желудка, мозжечково-спинальную атаксию, болезнь Гентингтона, слепоту и β-талассемию.
История
Откройте для себя
TATA-бокс был впервые идентифицирован в 1978 году американским биохимиком Дэвидом Хогнессом, который открыл эту последовательность совместно с аспирантом Майклом Голдбергом во время их исследований в Базельском университете в Швейцарии. Исследовательская группа в основном анализировала промоторные последовательности генов плодовых мушек, млекопитающих и вирусов. TATA-бокс обнаружен в генах, кодирующих белки, которые транскрибируются РНК-полимеразой II.
История эволюции
Большинство исследований ТАТА-бокса были сосредоточены на геномах дрожжей, людей и плодовых мушек, но похожие элементы были обнаружены также у архей и древних эукариот. У видов архей промоторы содержат богатую АТ последовательность, расположенную примерно на 24 пары оснований выше точки начала транскрипции. Теперь известно, что эта последовательность, первоначально названная Box A, взаимодействует с гомологами архейного TATA-связывающего белка (TBP).
Особенности
Расположение
ТАТА-бокс расположен в определенном месте в последовательности промотора, и его основное положение различается у разных организмов. У эукариот ТАТА-бокс расположен примерно на 25–30 пар оснований выше точки начала транскрипции, тогда как у дрожжей он может находиться на расстоянии от 40 до 100 пар оснований выше точки начала транскрипции. Недавние исследования показали, что 40% генов, кодирующих актиновый цитоскелет и сократительный аппарат, содержат ТАТА-бокс в своих основных промоторах.
Функция
ТАТА-блок играет незаменимую роль в процессе транскрипции. Это основное место формирования преинициативного комплекса, первого шага в инициации транскрипции у эукариот. Транскрипция начинается, когда многосубъединичный фактор транскрипции II D (TFIID) связывается с ТАТА-боксом. ТАТА-связывающий белок (ТБП) связывает биомакромолекулы через свой антипараллельный β-сегмент, тем самым изгибая ДНК и вызывая ее раскручивание.
Связывание ТВР с ТАТА-боксом может способствовать связыванию других факторов транскрипции и РНК-полимеразы II, что позволяет эффективно инициировать транскрипцию.
В определенных типах клеток или на определенных промоторах TBP может быть заменен несколькими факторами, связанными с TBP. Взаимодействие этих факторов с ТАТА-боксом влияет на транскрипцию генов. Кроме того, дальнодействующие регуляторные элементы, такие как энхансеры, могут усиливать активность промотора, тогда как сайленсеры могут подавлять активность промотора.
Мутация
Мутации в ТАТА-боксе могут варьироваться от делеций или вставок до точечных мутаций, причем последствия различаются в зависимости от мутирующего гена. Эти мутации могут изменить связывающую способность ТВР и, таким образом, повлиять на фенотип. Клиническое значение
Технологии
Многие исследования проводятся in vitro, что позволяет лишь делать прогнозы, а не наблюдать за поведением клеток в реальном времени. Однако недавние исследования выявили активность связывания TATA in vivo, что имеет решающее значение для понимания роли TATA-бокса. Терапия рака
Поскольку ученые ищут молекулярные мишени, специфичные для рака, в центре внимания оказался мотив связывания TATA. Например, некоторые препараты могут специфически воздействовать на комплекс ДНК-ТБФ, тем самым подавляя инициацию транскрипции, что открывает новые идеи для лечения рака.
В этом богатом мире генной транскрипции роль ТАТА-бокса, несомненно, нельзя игнорировать. Каким образом он регулирует экспрессию генов и способствует адаптации организмов к окружающей среде?
