Ligação Cooperativa de Reguladores de Transcrição

Os reguladores transcricionais ligam-se a sequências de regulação cis específicas no DNA para regular a transcrição genética. Estas sequências de regulação cis são muito curtas, geralmente com menos de dez pares de nucleótidos de comprimento. O comprimento curto significa que existe uma probabilidade elevada da mesma sequência exacta ocorrer aleatoriamente pelo genoma.  Uma vez que os reguladores também se podem ligar a grupos de sequências semelhantes, isto aumenta ainda mais as hipóteses de ligações aleatórias. Os reguladores transcricionais formam dímeros que se ligam a uma sequência por duas vezes mais tempo do que um monómero, aumentando as sequências e reduzindo as hipóteses de ligações aleatórias. Os dímeros de reguladores de transcrição podem ser homodímeros ou heterodímeros. Em solução, estes reguladores cooperativos existem quer como monómeros quer como dímeros fracamente ligados. No entanto, quando estes monómeros se ligam a uma sequência de regulação cis alargada no DNA, formam dímeros estáveis.

A cooperatividade é um fenómeno em que a ligação de uma proteína monomérica provoca mudanças estruturais no DNA e aumenta a afinidade dos locais de regulação por outros monómeros. Isto permite que os monómeros se liguem como dímeros na sequência de regulação cis.  Este fenómeno também ajuda os reguladores a aceder a locais no DNA que estão fortemente ligados a proteínas histonas nos nucleossomas, que estariam de outra forma inacessíveis. A primeira ligação ocorre geralmente no DNA na extremidade do nucleossoma, onde não está tão compacto. A ligação neste local leva a que o DNA se afaste das histonas, levando assim à descompactação do nucleossoma. Esta descompactação aumenta o acesso aos outros locais de regulação. Em eucariotas, a ligação de factores de transcrição depende predominantemente da cooperatividade.  Embora a cooperatividade possa ocorrer em alguns casos, a maior parte da ligação de reguladores transcricionais em procariotas é não cooperativa. Nesses casos, os reguladores existem como dímeros estáveis mantidos juntos por várias interações não covalentes.

Se um regulador desconhecido se liga cooperativamente ou não cooperativamente pode ser determinado dispondo em gráfico o número de locais de ligação ocupados no DNA contra a concentração da proteína. Se o gráfico for uma curva em forma de S, isso indica que o regulador se liga cooperativamente aos locais de ligação.  Se a curva subir de forma estável antes de nivelar à medida que se aproxima de todos os locais de ligação estarem ocupados, isso indica que a ligação é não cooperativa.