Vazba aktivátoru na regulační sekvenceEdit

V drážkách dvojité šroubovice DNA jsou vystaveny funkční skupiny párů bází. Sekvence DNA tak vytváří jedinečný vzorec povrchových vlastností, včetně oblastí možných vodíkových vazeb, iontových vazeb i hydrofobních interakcí. Aktivátory mají také jedinečné sekvence aminokyselin s postranními řetězci, které jsou schopny interagovat s funkčními skupinami v DNA. Vzor postranních řetězců aminokyselin tvořících protein aktivátoru bude tedy komplementární k povrchovým vlastnostem specifické regulační sekvence DNA, pro jejíž vazbu byl navržen. Komplementární interakce mezi aminokyselinami aktivačního proteinu a funkčními skupinami DNA vytvářejí „přesně padnoucí“ specifičnost mezi aktivátorem a jeho regulační sekvencí DNA.

Většina aktivátorů se váže na hlavní drážky dvojité šroubovice, protože tyto oblasti bývají širší, ale existují i takové, které se vážou na menší drážky.

Místa pro vazbu aktivátorů se mohou nacházet velmi blízko promotoru nebo ve vzdálenosti mnoha párů bází. Pokud se regulační sekvence nachází daleko, DNA se zacyklí (DNA looping), aby navázaný aktivátor mohl interagovat s transkripčním strojem v místě promotoru.

U prokaryot může být více genů přepisováno společně (operon), a jsou tak řízeny pod stejnou regulační sekvencí. U eukaryot bývají geny přepisovány jednotlivě a každý gen je řízen vlastní regulační sekvencí. Regulační sekvence, na které se aktivátory vážou, se běžně nacházejí před promotorem, ale u eukaryot se mohou nacházet také za promotorem nebo dokonce v intronech.

Funkce pro zvýšení transkripce genůUpravit

Vazba aktivátoru na jeho regulační sekvenci podporuje transkripci genu tím, že umožňuje aktivitu RNA polymerázy. Děje se tak různými mechanismy, například rekrutací transkripční mašinérie k promotoru a spuštěním RNA polymerázy, aby pokračovala v elongaci.

RecruitmentEdit

Geny řízené aktivátory vyžadují vazbu aktivátorů na regulační místa, aby se k promotorové oblasti rekrutovala potřebná transkripční mašinérie.

Interakce aktivátorů s RNA polymerázou jsou u prokaryot většinou přímé, u eukaryot nepřímé. U prokaryot mají aktivátory tendenci navazovat kontakt s RNA polymerázou přímo, aby ji pomohly navázat na promotor. U eukaryot aktivátory většinou interagují s jinými proteiny a tyto proteiny pak budou těmi, které budou interagovat s polymerázou RNA.

ProkaryotaEdit

U prokaryot mají geny řízené aktivátory promotory, které se samy nedokážou silně vázat na polymerázu RNA. Aktivační proteiny tedy pomáhají podporovat vazbu RNA polymerázy na promotor. Děje se tak různými mechanismy. Aktivátory mohou ohýbat DNA, aby lépe obnažily promotor a RNA polymeráza se mohla účinněji vázat. Aktivátory mohou navázat přímý kontakt s RNA polymerázou a zajistit ji na promotoru.

EukaryotaEdit

U eukaryot mají aktivátory řadu různých cílových molekul, které mohou přibrat, aby podpořily transkripci genu. Mohou rekrutovat další transkripční faktory a kofaktory, které jsou potřebné při iniciaci transkripce.

Aktivátory mohou rekrutovat molekuly známé jako koaktivátory. Tyto molekuly koaktivátorů pak mohou místo samotných aktivátorů vykonávat funkce nezbytné pro zahájení transkripce, jako je například modifikace chromatinu.

DNA je u eukaryot mnohem kondenzovanější, proto mají aktivátory tendenci rekrutovat proteiny, které jsou schopny restrukturalizovat chromatin tak, aby byl promotor snáze přístupný transkripčnímu stroji. Některé proteiny změní uspořádání nukleozomů podél DNA tak, aby se odkrylo promotorové místo (komplexy pro remodelaci chromatinu závislé na ATP). Jiné proteiny ovlivňují vazbu mezi histony a DNA prostřednictvím posttranslačních modifikací histonů, což umožňuje uvolnění DNA pevně zabalené do nukleozomů.

Všechny tyto rekrutované molekuly spolupracují, aby nakonec rekrutovaly RNA polymerázu do místa promotoru.

Uvolnění RNA polymerázyUvolnění

Aktivátory mohou podpořit transkripci genu tím, že signalizují RNA polymeráze, aby se přesunula za promotor a pokračovala podél DNA, čímž zahájí počátek transkripce. RNA polymeráza se někdy může krátce po zahájení transkripce zastavit a aktivátory jsou nutné k uvolnění RNA polymerázy z tohoto „zastaveného“ stavu. Pro uvolnění těchto „zastavených“ RNA polymeráz existuje více mechanismů. Aktivátory mohou působit jednoduše jako signál, který spustí další pohyb RNA polymerázy. Pokud je DNA příliš kondenzovaná na to, aby RNA polymeráza mohla pokračovat v transkripci, mohou aktivátory rekrutovat proteiny, které mohou restrukturalizovat DNA tak, aby byly odstraněny všechny bloky. Aktivátory mohou také podporovat nábor elongačních faktorů, které jsou nezbytné pro to, aby RNA polymeráza mohla pokračovat v transkripci.

Regulace aktivátorůUpravit

Existují různé způsoby, jak lze regulovat aktivitu samotných aktivátorů, aby se zajistilo, že aktivátory stimulují transkripci genů ve vhodnou dobu a na vhodné úrovni. Aktivita aktivátorů se může zvyšovat nebo snižovat v reakci na podněty z prostředí nebo jiné vnitrobuněčné signály.

Aktivace proteinů aktivátorůEdit

Aktivátory musí být často „zapnuty“, než mohou podporovat transkripci genů. Aktivita aktivátorů je řízena schopností aktivátoru navázat se na své regulační místo podél DNA. DNA vazebná doména aktivátoru má aktivní a neaktivní formu, které jsou řízeny vazbou molekul známých jako alosterické efektory na alosterické místo aktivátoru.

Aktivátory v neaktivní formě nejsou vázány na žádné alosterické efektory. Když je aktivátor neaktivní, není schopen se navázat na svou specifickou regulační sekvenci v DNA, a nemá tedy žádný regulační účinek na transkripci genů.

Pokud se na alosterické místo aktivátoru naváže alosterický efektor, dojde ke konformační změně DNA vazebné domény, která umožní proteinu navázat se na DNA a zvýšit transkripci genů.

Posttranslační modifikaceUpravit

U některých aktivátorů dochází k posttranslačním modifikacím, které mají vliv na jejich aktivitu v buňce. Bylo zjištěno, že aktivitu aktivátorů regulují mimo jiné procesy jako fosforylace, acetylace a ubikvitinace. V závislosti na přidané chemické skupině a na povaze samotného aktivátoru mohou posttranslační modifikace buď zvýšit, nebo snížit aktivitu aktivátoru. Bylo například zjištěno, že acetylace zvyšuje aktivitu některých aktivátorů prostřednictvím mechanismů, jako je zvýšení afinity k vazbě na DNA. Na druhou stranu ubikvitinace snižuje aktivitu aktivátorů, protože ubikvitin označuje proteiny určené k degradaci poté, co splnily své příslušné funkce.

SynergyEdit

U prokaryot je osamělý protein aktivátoru schopen podporovat transkripci. U eukaryot se obvykle na vazebném místě shromáždí více aktivátorů a vytvoří komplex, který působí na podporu transkripce. Tyto aktivátory se v místě vazby vážou kooperativně, což znamená, že vazba jednoho aktivátoru zvyšuje afinitu místa k vazbě jiného aktivátoru (nebo v některých případech jiného transkripčního regulátoru), čímž usnadňuje vazbu více aktivátorů v tomto místě. V těchto případech na sebe aktivátory vzájemně synergicky působí, což znamená, že rychlost transkripce, které je dosaženo při společném působení více aktivátorů, je mnohem vyšší než aditivní účinky aktivátorů, pokud by působily jednotlivě.

.