Language
Country/Area
No result found
Bí ẩn của hộp TATA: Nó khởi đầu phép thuật phiên mã gen như thế nào?
Trong sinh học phân tử, hộp TATA, còn được gọi là hộp Goldberg-Hogness, là một trình tự DNA nằm trong vùng khởi động lõi của gen ở vi khuẩn cổ và sinh vật nhân chuẩn. Nó được coi là trình tự DNA không mã hóa và dường như hoạt động như một yếu tố điều hòa. Tên này xuất phát từ sự xuất hiện lặp lại của adenylate (A) và thymidine (T) trong trình tự đồng thuận của nó. Việc phát hiện ra hộp TATA có liên quan đến nghiên cứu của David Hogness và Michael Goldberg vào những năm 1980, những người đầu tiên xác định cấu trúc này khi phân tích trình tự bộ gen chuột. Kể từ khi lần đầu tiên được xác định là một thành phần của vùng khởi động ở sinh vật nhân chuẩn vào năm 1978, hộp TATA đã đóng vai trò quan trọng trong quá trình phiên mã gen.
Sự khởi đầu phiên mã thường xảy ra ở hộp TATA, khiến hộp TATA trở thành mắt xích quan trọng trong cơ chế phiên mã.
Sự phiên mã gen bởi RNA polymerase II phụ thuộc vào một cơ chế thúc đẩy cốt lõi được điều chỉnh bởi các yếu tố điều hòa tầm xa như các yếu tố tăng cường và các yếu tố im lặng. Nếu không có sự điều hòa phiên mã thích hợp, sinh vật nhân chuẩn không thể phản ứng phù hợp với môi trường của chúng. Tùy thuộc vào trình tự và cơ chế khởi tạo hộp TATA, các đột biến như chèn, xóa và đột biến điểm có thể dẫn đến những thay đổi về kiểu hình hoặc thậm chí gây bệnh. Các bệnh liên quan đến đột biến hộp TATA bao gồm ung thư dạ dày, chứng thoái hóa tủy sống tiểu não, bệnh Huntington, mù lòa và bệnh thalassemia β.
Lịch sử
Khám phá
Hộp TATA lần đầu tiên được nhà hóa sinh người Mỹ David Hogness xác định vào năm 1978, người đã phát hiện ra trình tự này cùng với sinh viên sau đại học Michael Goldberg trong quá trình nghiên cứu tại Đại học Basel ở Thụy Sĩ. Nhóm nghiên cứu chủ yếu phân tích trình tự khởi động của gen ruồi giấm, động vật có vú và vi rút. Hộp TATA được tìm thấy trong các gen mã hóa protein được phiên mã bởi RNA polymerase II.
Lịch sử tiến hóa
Hầu hết các nghiên cứu về hộp TATA đều tập trung vào bộ gen của nấm men, con người và ruồi giấm, nhưng các yếu tố tương tự cũng được tìm thấy ở vi khuẩn cổ và sinh vật nhân chuẩn cổ đại. Ở các loài vi khuẩn cổ, vùng khởi động của chúng chứa trình tự giàu AT nằm cách vị trí bắt đầu phiên mã khoảng 24 cặp bazơ. Trình tự này, ban đầu được gọi là Box A, hiện được biết là có tương tác với các chất tương đồng của protein liên kết TATA (TBP) của vi khuẩn cổ.
Tính năng
Vị trí
Hộp TATA nằm ở vị trí cụ thể trong trình tự khởi động và vị trí cơ bản của nó thay đổi tùy theo từng sinh vật. Ở sinh vật nhân chuẩn, hộp TATA nằm cách vị trí bắt đầu phiên mã khoảng 25-30 cặp bazơ, trong khi ở nấm men, hộp TATA có thể nằm cách vị trí bắt đầu phiên mã từ 40 đến 100 cặp bazơ. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng 40% gen mã hóa bộ khung tế bào actin và bộ máy co bóp có chứa hộp TATA ở vùng khởi động cốt lõi của chúng.
Chức năng
Hộp TATA đóng vai trò không thể thay thế trong quá trình phiên mã. Đây là vị trí chính để hình thành phức hợp tiền khởi đầu, bước đầu tiên trong quá trình khởi đầu phiên mã ở sinh vật nhân chuẩn. Quá trình phiên mã bắt đầu khi yếu tố phiên mã đa tiểu đơn vị II D (TFIID) liên kết với hộp TATA. Protein liên kết TATA (TBP) liên kết các đại phân tử sinh học thông qua đoạn β song song của nó, do đó làm cong DNA và khiến DNA bị tháo xoắn.
Việc liên kết TBP với hộp TATA có thể thúc đẩy sự liên kết của các yếu tố phiên mã khác và RNA polymerase II, để bắt đầu phiên mã một cách hiệu quả.
Trong các loại tế bào cụ thể hoặc tại các cơ chế thúc đẩy cụ thể, TBP có thể được thay thế bằng một số yếu tố liên quan đến TBP. Sự tương tác của các yếu tố này với hộp TATA ảnh hưởng đến quá trình phiên mã gen. Ngoài ra, các yếu tố điều hòa tầm xa như chất tăng cường có thể làm tăng hoạt động của chất xúc tiến, trong khi chất gây im lặng có thể ức chế hoạt động của chất xúc tiến.
Đột biến
Các đột biến trong hộp TATA có thể dao động từ xóa hoặc thêm cho đến đột biến điểm, với tác động khác nhau tùy thuộc vào gen bị đột biến. Những đột biến này sẽ làm thay đổi khả năng liên kết của TBP và do đó ảnh hưởng đến kiểu hình.
Ý nghĩa lâm sàngCông nghệ
Nhiều nghiên cứu được tiến hành trong ống nghiệm, chỉ có thể cung cấp dự đoán chứ không thể theo dõi hành vi tế bào theo thời gian thực. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây đã phát hiện hoạt động liên kết TATA trong cơ thể sống, điều này rất quan trọng để hiểu vai trò của hộp TATA.
Liệu pháp điều trị ung thưKhi các nhà khoa học tìm kiếm các mục tiêu phân tử đặc hiệu cho bệnh ung thư, mô típ liên kết TATA đã trở thành trọng tâm. Ví dụ, một số loại thuốc có thể nhắm mục tiêu cụ thể vào phức hợp DNA-TBP, do đó làm giảm quá trình khởi tạo phiên mã, mở ra ý tưởng mới cho việc điều trị ung thư.
Trong thế giới phiên mã gen phong phú này, vai trò của hộp TATA chắc chắn không thể bị bỏ qua. Nó điều chỉnh chính xác biểu hiện gen và thúc đẩy sự thích nghi của sinh vật với môi trường như thế nào?
