Back to chapter

10.3:

Цис-регуляторные последовательности

JoVE Core
Biologie moléculaire
Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu.  Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.
JoVE Core Biologie moléculaire
Cis-regulatory Sequences

Langues

Diviser

Транскрипционные регуляторы это белки, которые связываются с короткими специфическими растяжками некодирующей ДНК, известными как цис-регуляторные последовательности. Эти важные компоненты для регулирования генов присутствуют во всём геноме. Регуляторы транскрипции могут связываться с цис-регуляторными последовательностями ДНК в её форме двойной спирали.У спиральной формы ДНК есть две бороздки, которые различаются по размеру. Более широкая бороздка, известная как основная канавка, более доступна, чем меньшая, малая бороздка, в результате чего большинство взаимодействий происходит в основной бороздке. Окончания азотистых оснований которые можно увидеть вдоль бороздок, могут образовывать водородные связи и другие нековалентные взаимодействия.Это связывание транскрипционных регуляторов зависит от последовательности. Вместе с тем, тесно взаимосвязанные последовательности также распознаются. Эта ассоциация очень стабильна из-за присутствия множества нековалентных взаимодействий.Цис-регуляторные последовательности могут управлять всеми аспектами генной транскрипции, в том числе ингибированием или инициированием транскрипции, а также скоростью транскрипции. Они могут быть в широком смысле классифицированы, как тех, которые находятся в непосредственной близости к сайту транскрипции, и тех, которые удалены на тысячи пар оснований. Те, что находятся поблизости, обычно являются частью последовательности промотера, который запускает транскрипцию генов.Те, кто находятся дальше, могут принимать участие либо усилении, или отключении транскрипции. Часто, компактная упаковка ДНК и хромосомы приводит к тому, что эти последовательности пространственно близки к гену, который они регулируют, даже если они находятся далеко в последовательности. Сочетание нескольких цис-регуляторных последовательностей управляет экспрессией большинства генов.В редких случаях ген будет находиться под контролем только одной последовательности.

10.3:

Цис-регуляторные последовательности

Цис-регуляторные последовательности – это короткие фрагменты некодирующей ДНК, которые присутствуют на тех же хромосомах, что и гены, которые они регулируют. Эти фрагменты служат сайтами связывания для регуляторов транскрипции, белков, которые отвечают за контроль транскрипции генов и дифференциальную экспрессию генов в разных типах клеток у эукариот. Цис-регуляторные последовательности могут быть близки к интересующему гену или отдалены на тысячи оснований в последовательности ДНК. Однако те последовательности, которые являются более удаленными, часто пространственно расположены рядом с геном, который они регулируют, из-за плотной упаковки ДНК в хромосоме. Те, которые расположены близко в последовательности, регулируют инициацию транскрипции гена, а те, что расположены дальше, усиливают или заглушают транскрипцию гена. Эффекты нескольких цис-регуляторных последовательностей регулируют транскрипцию большинства генов, однако иногда единственная цис-регуляторная последовательность регулирует транскрипцию гена.

Факторы транскрипции связываются с цис-регуляторными последовательностями, когда ДНК находится в форме двойной спирали. Регуляторы транскрипции связывают специфические последовательности, но также способны связывать близкородственные последовательности. Двойная спираль имеет два типа бороздок: меньшую малую бороздку и более крупную большую бороздку. Регуляторные факторы с большей вероятностью будут связываться с большими бороздками ДНК из-за их размера. Регуляторы транскрипции распознают специфические цис-регуляторные последовательности по характерным химическим свойствам, присутствующим на краях пар азотистых оснований. Например, у оснований есть разные доноры и акцепторы водородных связей, выставленные вдоль бороздки, которые могут образовывать водородные связи с регуляторами транскрипции. Поскольку многие нековалентные взаимодействия также участвуют в этом связывании, соединение очень стабильно. 

Suggested Reading

  1. Alberts et al., 6th edition; pages 373-375
  2. Bakkali, M. (2011). Microevolution of cis-regulatory elements: an example from the pair-rule segmentation gene fushi tarazu in the Drosophila melanogaster subgroup. PloS one, 6(11).