人类基因组水平的转录因子相关的共进化网络的功能分析文献综述

 2022-08-07 10:08

转录因子的结构功能与调控研究综述

摘要: 在分子生物学中, 转录因子(或序列特异性DNA结合因子 )是通过结合特定的DNA序列来控制从DNA到信使RNA的遗传信息的转录速率的蛋白质。 转录因子的功能是调节——打开和关闭基因,以确保它们在正确的时间和正确的数量在细胞的整个生命周期中正确的表达生物。 转录因子以组合的方式起作用。它可以指导细胞分裂、生长、死亡,细胞迁移和胚胎组织的发育; 并适当地响应来自细胞外部的信号,例如激素。通过促进(作为激活剂 )或阻断(作为阻遏物)RNA聚合酶(执行从DNA到RNA的遗传信息转录的酶)到达特定基因,转录因子既可以单独也可以与其他蛋白质组合调控。本文将介绍转录因子的结构、功能、作用机制、分类及作用最后讨论一下研究转录因子的现实意义。

关键词:转录因子; 结构域; 基因表达;激活;调控

一、文献综述

  1. 转录因子结构

转录因子通常包含3个结构域,包括DNA结合结构域,转录激活结构域和连接区。这些结构域通常是由模块构成的。Brent和Ptashne(1985)在LexA和GAL4的“结构域交换”实验中发现了真核转录因子中模块化组织。在实验中,LexA的DNA结合结构域与GAL4的激活结构域结合,通过LexA结合位点激活转录激活物[3]。在其他的实验中也验证了这个现象。在雌激素和糖皮质激素核受体的情况下,模块的不同组合可以能与不同的DNA、配体结合和产生不同的功能 [4]。这些模块在杂合蛋白内的定位是非常灵活的而且每个模块都代表一个独立的结构域。因此GAL4或一些受体为了能够灵活定位而拥有多个结构域也就不足为奇了。一些模块可以通过中间蛋白相互联系或相互作用,这进一步说明了这种灵活性[5]

通过二维核磁共振和X射线晶体学解析了DNA结合结构域 - 同源结构域(61个氨基酸)的结构,它是一个三螺旋的单位,与DNA有些类似的细菌螺旋 – 转角 - 螺旋蛋白相互作用[3]。除了核酸结合结构域之外,通过X-射线散射(Rasmussen等人,1991)GCN4(33个氨基酸)的亮氨酸拉链结构域的结构显示为双链,平行alpha;-螺旋卷曲的线圈。该结构域包含介导特定同二聚体和异二聚体形成所需的所有信息[6]。总之,目前80%以上的转录因子为三种结构:锌指结构(675个转录因子)如类固醇类激素受体核内受体、同源域(257个转录因子)、还有螺旋-环-螺旋结构(87个转录因子)[9]这个结果已经在之前的小鼠实验中得到验证[8]

转录激活结构域是结合其他蛋白质如转录调节因子的转录因子的结构域。[7]该结构域可以控制转录前起始复合物的组装与转录起始。同一家族的转录因子的可变区通常发生在该区域。根据已经发表的数据来看,这些结构域通常富含酸性氨基酸,脯氨酸残基或谷氨酰胺残基 [1]

转录因子结合领域(SSD)(例如,配体结合结构域)感知外部信号,并作为响应将这些信号传递到转录复合物的其余部分,导致基因表达的上调或下调。而且,DBD和信号传感结构域可能位于转录复合物内的单独的蛋白质上,以调节基因表达。

二、转录因子功能

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