Aktivatorbinding til regulerende sekvenserRediger

I rillerne i DNA-dobbeltspiralen er basenparrenes funktionelle grupper eksponeret. DNA-sekvensen skaber således et unikt mønster af overfladeegenskaber, herunder områder med mulige hydrogenbindinger, ioniske bindinger samt hydrofobiske interaktioner. Aktivatorer har også unikke sekvenser af aminosyrer med sidekæder, der er i stand til at interagere med de funktionelle grupper i DNA. Således vil det mønster af aminosyresidekæder, der udgør et aktivatorprotein, være komplementært til overfladeegenskaberne i den specifikke DNA-reguleringssekvens, som det er designet til at binde til. De komplementære interaktioner mellem aminosyrerne i aktivatorproteinet og de funktionelle grupper i DNA’et skaber en “nøjagtig pasform” specificitet mellem aktivatoren og dens regulatoriske DNA-sekvens.

De fleste aktivatorer binder til de store riller i dobbeltspiralen, da disse områder har tendens til at være bredere, men der er nogle, der vil binde til de mindre riller.

Aktivatorbindingssteder kan være placeret meget tæt på promotoren eller mange basepar væk. Hvis den regulatoriske sekvens er placeret langt væk, vil DNA’et sløjfe sig selv (DNA-looping), for at den bundne aktivator kan interagere med transkriptionsmaskineriet på promotorstedet.

I prokaryoter kan flere gener transskriberes sammen (operon) og dermed styres under den samme regulatoriske sekvens. I eukaryoter har generne tendens til at blive transskriberet individuelt, og hvert gen styres af sine egne regulatoriske sekvenser. Regulatoriske sekvenser, hvor aktivatorer binder sig, findes almindeligvis opstrøms fra promotoren, men de kan også findes nedstrøms eller endog inden for introner i eukaryoter.

Funktioner til at øge gentranskriptionRediger

Binding af aktivatoren til dens regulatoriske sekvens fremmer gentranskriptionen ved at muliggøre RNA-polymeraseaktivitet. Dette sker gennem forskellige mekanismer, såsom rekruttering af transkriptionsmaskineriet til promotoren og udløsning af RNA-polymerase til at fortsætte i elongation.

RekrutteringRediger

Aktivatorstyrede gener kræver binding af aktivatorer til regulatoriske steder for at rekruttere det nødvendige transkriptionsmaskineri til promotorregionen.

Aktivatorinteraktioner med RNA-polymerase er for det meste direkte i prokaryoter og indirekte i eukaryoter. I prokaryoter har aktivatorer en tendens til at komme direkte i kontakt med RNA-polymerasen for at hjælpe med at binde den til promotoren. I eukaryoter interagerer aktivatorer for det meste med andre proteiner, og det er så disse proteiner, der interagerer med RNA-polymerasen.

ProkaryoterRediger

I prokaryoter har gener, der styres af aktivatorer, promotorer, der ikke er i stand til at binde stærkt til RNA-polymerasen af sig selv. Aktivatorproteiner hjælper således med at fremme bindingen af RNA-polymerase til promotoren. Dette sker gennem forskellige mekanismer. Aktivatorer kan bøje DNA’et for bedre at eksponere promotoren, så RNA-polymerasen kan binde mere effektivt. Aktivatorer kan komme i direkte kontakt med RNA-polymerasen og fastgøre den til promotoren.

EukaryoterRediger

I eukaryoter har aktivatorer en række forskellige målmolekyler, som de kan rekruttere for at fremme gentranskriptionen. De kan rekruttere andre transkriptionsfaktorer og cofaktorer, der er nødvendige for transkriptionsinitiering.

Aktivatorer kan rekruttere molekyler, der er kendt som coaktivatorer. Disse koaktivatormolekyler kan så udføre de funktioner, der er nødvendige for at påbegynde transkriptionen i stedet for selve aktivatorerne, f.eks. kromatinmodifikationer.

DNA er meget mere kondenseret i eukaryoter; derfor har aktivatorer en tendens til at rekruttere proteiner, der er i stand til at omstrukturere kromatinet, så promotoren er lettere tilgængelig for transkriptionsmaskineriet. Nogle proteiner omarrangerer nukleosomernes layout langs DNA’et for at eksponere promotorstedet (ATP-afhængige kromatinremodelleringskomplekser). Andre proteiner påvirker bindingen mellem histoner og DNA via posttranslationelle histonmodifikationer, hvilket gør det muligt at løsne det DNA, der er tæt pakket ind i nukleosomer.

Alle disse rekrutterede molekyler arbejder sammen for i sidste ende at rekruttere RNA-polymerasen til promotorstedet.

Frigivelse af RNA-polymeraseRediger

Aktivatorer kan fremme gentranskription ved at signalere til RNA-polymerasen, at den skal bevæge sig ud over promotoren og fortsætte langs DNA’et og indlede begyndelsen af transkriptionen. RNA-polymerasen kan undertiden gå i pause kort tid efter påbegyndt transkription, og aktivatorer er nødvendige for at frigøre RNA-polymerasen fra denne “fastlåste” tilstand. Der findes flere mekanismer til frigivelse af disse “fastlåste” RNA-polymeraser. Aktivatorer kan blot fungere som et signal for at udløse RNA-polymerasets fortsatte bevægelse. Hvis DNA’et er for kondenseret til, at RNA-polymerase kan fortsætte transkriptionen, kan aktivatorer rekruttere proteiner, der kan omstrukturere DNA’et, så eventuelle blokeringer fjernes. Aktivatorer kan også fremme rekrutteringen af elongationsfaktorer, som er nødvendige for, at RNA-polymerasen kan fortsætte transkriptionen.

Regulering af aktivatorerRediger

Der er forskellige måder, hvorpå aktivatorernes egen aktivitet kan reguleres for at sikre, at aktivatorer stimulerer gentranskriptionen på passende tidspunkter og niveauer. Aktivatoraktiviteten kan stige eller falde som reaktion på miljømæssige stimuli eller andre intracellulære signaler.

Aktivering af aktivatorproteinerRediger

Aktivatorer skal ofte “tændes”, før de kan fremme gentranskriptionen. Aktivatorers aktivitet styres af aktivatorens evne til at binde sig til sit regulatoriske sted langs DNA’et. Aktivatorens DNA-bindingsdomæne har en aktiv form og en inaktiv form, som styres af bindingen af molekyler, der er kendt som allosteriske effektorer, til aktivatorens allosteriske sted.

Aktivatorer i deres inaktive form er ikke bundet til nogen allosteriske effektorer. Når aktivatoren er inaktiv, er den ikke i stand til at binde til sin specifikke regulerende sekvens i DNA’et og har således ingen regulerende effekt på genernes transkription.

Når en allosterisk effektor binder til det allosteriske sted i en aktivator, sker der en konformationsændring i det DNA-bindingsdomæne, som gør det muligt for proteinet at binde til DNA’et og øge gentranskriptionen.

Posttranslationelle modifikationerRediger

Nogle aktivatorer er i stand til at gennemgå posttranslationelle modifikationer, der har en effekt på deres aktivitet i en celle. Processer som f.eks. fosforylering, acetylering og ubiquitinering, blandt andre, er blevet set til at regulere aktivatorers aktivitet. Afhængigt af den kemiske gruppe, der tilføjes, og af selve aktivatorens art kan posttranslationelle modifikationer enten øge eller mindske aktivatorens aktivitet. F.eks. har acetylering vist sig at øge aktiviteten af nogle aktivatorer gennem mekanismer som f.eks. øget DNA-bindingsaffinitet. På den anden side mindsker ubiquitinering aktivatorers aktivitet, da ubiquitin markerer proteiner til nedbrydning, efter at de har udført deres respektive funktioner.

SynergyEdit

I prokaryoter er et ensomt aktivatorprotein i stand til at fremme transkription. I eukaryoter samles normalt mere end én aktivator på bindingsstedet og danner et kompleks, der virker til at fremme transkriptionen. Disse aktivatorer binder kooperativt på bindingsstedet, hvilket betyder, at bindingen af én aktivator øger stedets affinitet til at binde en anden aktivator (eller i nogle tilfælde en anden transkriptionel regulator) og dermed gør det lettere for flere aktivatorer at binde på stedet. I disse tilfælde interagerer aktivatorerne synergistisk med hinanden, hvilket betyder, at den transkriptionshastighed, der opnås ved at flere aktivatorer arbejder sammen, er meget højere end de additive virkninger af aktivatorerne, hvis de arbejdede hver for sig.