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TATA盒的神秘：它如何启动基因转录的魔法？
在分子生物学中，TATA盒，也被称为Goldberg-Hogness盒，是一种位于古生菌和真核生物基因核心启动子区域的DNA序列。它被认为是一种非编码的DNA序列，并作为调控元件出现。这个名称源于其共识序列中反覆出现的腺苷酸（A）与胸苷（T）组成。 TATA盒的发现与80年代David Hogness和Michael Goldberg的研究有关，他们在分析小鼠基因组序列时首次确定了此结构。自1978年首次被确认为真核生物启动子的组成部分以来，TATA盒在基因转录中扮演了举足轻重的角色。
转录的启动通常是在TATA盒中进行的，这使得TATA盒成为转录机制中的重要环节。
RNA聚合酶II的基因转录依赖于核心启动子由长距离调控元件如增强子和沈默子所调控。如果转录调控不当，真核生物就无法适当地对环境做出反应。根据TATA盒启动的序列和机制，突变如插入、缺失和点突变可能导致表型变化，甚至引发疾病。与TATA盒突变相关的疾病包括胃癌、小脑脊髓共济失调、亨丁顿舞蹈症、失明及β-地中海贫血等。
历史
发现
TATA盒在1978年被美国生物化学家David Hogness首次确认，他和研究生Michael Goldberg在瑞士巴塞尔大学的研究期间，发现了此序列。研究小组主要分析了果蝇、哺乳动物和病毒基因的启动子序列。在由RNA聚合酶II转录的蛋白质编码基因中发现了TATA盒。
进化历史
大部分针对TATA盒的研究集中在酵母人类和果蝇的基因组上，然而在古生菌和古老的真核生物中也发现了类似元素。在古生菌物种中，其启动子包含位于转录起始位点上游约24个碱基对的AT丰富序列。这一序列最初被称为Box A，现已知其与古生菌TATA结合蛋白（TBP）的同源物质相互作用。
特征
位置
TATA盒位于启动子序列的特定位置，对于不同的生物类型，其基本位置有所不同。在真核生物中，TATA盒位于转录起始位点上游约25-30碱基对的地方，而在酵母中则可以在转录起始位点上游40到100碱基对之间变动。最近的研究表明，40%编码肌动蛋白细胞骨架和收缩装置的基因核心启动子中包含TATA盒。
功能
TATA盒在转录过程中的作用无可替代。它是形成预先启动复合物的主要地点，这是启动真核生物转录的第一步。当多亚基的转录因子II D（TFIID）与TATA盒结合时，转录过程开始。 TATA结合蛋白（TBP）通过其抗平行β-片段结合生物大分子，从而使DNA弯曲并造成DNA的解旋。
TBP与TATA盒的结合能促使其他转录因子和RNA聚合酶II结合，这样才能有效启动转录。
在特定的细胞类型或启动子上，TBP可能会被若干TBP相关因子取代。这些因子与TATA盒的交互作用会影响基因的转录。此外，长距离调控元件如增强子可以增加启动子的活动，而沉默子则会抑制启动子活性。
突变
TATA盒的突变可以包括从缺失或插入到点突变，其影响根据被突变的基因而异。这些突变会改变TBP的结合能力，进而影响表型。
临床意义
技术
许多研究是基于体外进行的，这仅能提供预测而非实时的细胞行为。然而，最近的研究已在活体内检测到TATA结合活性，这对于理解TATA盒的角色至关重要。
癌症疗法
随着科学家寻找癌症特异性的分子目标，TATA结合基序成为了焦点。例如，某些药物可特异性地针对DNA-TBP复合物，从而下调转录启动，这为癌症治疗提供了新的思路。
在这个基因转录的丰富世界中，TATA盒的角色无疑是不可忽视的。它如何精确地调控基因表达，促进生物体适应环境？
